Linux PM QoS framework(3)_per-device PM QoS

1. 前言

per-device PM QoS是针对指定设备的QoS framework，背后的思考如下：

1）resume_latency

在Runtime PM的框架下，当device的引用计数减为0的时候，RPM会suspend该device。不过，device进入suspend状态以及从suspend状态resume是需要消耗时间的（相关信息保存在pm domain中），而系统其它实体（如用户空间程序）可能对该设备的响应时间有要求，这就是一种形式的QoS request，称作resume_latency。

per-device PM QoS framework会提供相应的接口，收集指定设备的resume_latency request，并提供给Runtime PM，它在suspend设备时，会考虑这种需求，并决定是否suspend设备。

2）latency_tolerance

一些复杂的设备，在运行状态（active）时，为了节省功耗，也有可能自行进入某些省电状态，相应的，设备的响应速度可能降低。如果该设备足够智能，可能会提供一个回调函数（.set_latency_tolerance，位于dev_pm_info结构中），以便设置最大的延迟容忍时间。这称作latency_tolerance。

对per-device PM QoS来说，需要提供一种机制，收集所有的、针对某个设备的latency_tolerance需求，并汇整出可以满足所有需求的latency_tolerance，通过设备的回调函数告知设备。

3）no power off/remote wakeup

在Runtime PM的框架下，设备suspend之后，还可以进一步通过pm domain关闭该设备的供电，以节省功耗。但关闭供电时，除了要考虑对设备resume_latency的需求之外，还要考虑该设备是否允许关闭供电，以及该设备是否需要作为一个唤醒源（remote wakeup）。

这是另一种形式的QoS request，称作per-device PM QoS flag，表示系统其它实体对该设备的一些特定行为的需求。当前的flag有两种：

• PM_QOS_FLAG_NO_POWER_OFF，表示不允许设备断电
• PM_QOS_FLAG_REMOTE_WAKEUP，表示设备应具备唤醒功能

这两个flag可以通过或操作，同时生效。

因此，per-device PM QoS framework的功能，就是抽象上面两类需求，包括：向requestor提供QoS request的add、update、remove等API，包括内核空间API和用户空间API；汇整、整理这些request；向电源管理有关的service（主要是pm domain framework）提供汇整后的request信息，以便这些service可以做出正确的决定。

下面将会结合source code(位于drivers/base/power/qos.c中），介绍上面的实现逻辑。

2. API汇整

2.1 struct dev_pm_qos数据结构

每个设备的per-device pm qos信息，都保存在设备的qos指针中，即：

   1: struct device {
   2:         ...
   3:         struct dev_pm_info      power;
   4:         ...
   5: }
   6:  
   7: struct dev_pm_info {
   8:         ...
   9:         struct dev_pm_qos       *qos;
  10:         ...
  11: }

该指针的数据类型struct dev_pm_qos是per-device pm qos的核心数据结构，定义如下：

   1: struct dev_pm_qos {
   2:         struct pm_qos_constraints resume_latency;
   3:         struct pm_qos_constraints latency_tolerance;
   4:         struct pm_qos_flags flags;
   5:         struct dev_pm_qos_request *resume_latency_req;
   6:         struct dev_pm_qos_request *latency_tolerance_req;
   7:         struct dev_pm_qos_request *flags_req;
   8: };

resume_latency，为第一种QoS request，表示其它实体对该设备从suspend状态返回的延迟的要求。struct pm_qos_constraints为pm qos要求的具体抽象，可参考“Linux PM QoS framework(2)_PM QoS class”中的描述；

latency_tolerance，为第二种QoS request，和resume_latency类似；

flags，为第三种QoS request，主要包括一个链表头，用于保存具体的flag要求，以及汇整后的、当前所有有效的flags；

resume_latency_req、latency_tolerance_req、flags_req，三个不同类型的request指针，用于保存用户空间对设备pm QoS的request请求。struct dev_pm_qos_request结构类似上一篇文章所描述的struct pm_qos_request结构，用于抽象一个具体的request。

   1: struct dev_pm_qos_request {
   2:         enum dev_pm_qos_req_type type;
   3:         union {
   4:                 struct plist_node pnode;
   5:                 struct pm_qos_flags_request flr;
   6:         } data;
   7:         struct device *dev;
   8: };

type，request的类型，当前共三类，包括在前言部分所描述的三种request（DEV_PM_QOS_RESUME_LATENCY、DEV_PM_QOS_LATENCY_TOLERANCE、DEV_PM_QOS_FLAGS）；

data，不同类型的request，有不同的数据，因此这里是一个联合体。当为DEV_PM_QOS_RESUME_LATENCY、DEV_PM_QOS_LATENCY_TOLERANCE时，为一个plist_node，类似PM QoS class。为DEV_PM_QOS_FLAGS时，为struct pm_qos_flags_request类型的变量；

dev，保存了设备指针。

2.2 向kernel其它driver提供的，用于提出per-device PM QoS需求的API

int dev_pm_qos_add_request(struct device *dev, struct dev_pm_qos_request *req,
                           enum dev_pm_qos_req_type type, s32 value);
int dev_pm_qos_update_request(struct dev_pm_qos_request *req, s32 new_value);
int dev_pm_qos_remove_request(struct dev_pm_qos_request *req);

类似PM QoS class中的pm_qos_*接口，不过操作对象为设备，因而需要提供相应的设备指针。

2.3 向kernel PM有关的service（例如PM domain）提供的，用于获取、跟踪指定PM QoS需求的API

enum pm_qos_flags_status dev_pm_qos_flags(struct device *dev, s32 mask);
s32 dev_pm_qos_read_value(struct device *dev);

int dev_pm_qos_add_notifier(struct device *dev,
                            struct notifier_block *notifier);
int dev_pm_qos_remove_notifier(struct device *dev,
                               struct notifier_block *notifier);
int dev_pm_qos_add_global_notifier(struct notifier_block *notifier);
int dev_pm_qos_remove_global_notifier(struct notifier_block *notifier);

由于DEV_PM_QOS_FLAGS特殊性，kernel提供了单独的API，以获取相应的flags。对于其它两个类型的QoS，和PM QoS class中的pm_qos_*接口类似。

2.4 向用户空间process提供的，用于提出per-device PM QoS需求的API

通过sysfs文件，kernel允许用户空间程序对某个设备提出QoS需求，这些sysfs文件位于各个设备的sysf目录下，默认情况下，PM QoS framework不会创建这些文件，除非具体设备驱动调用dev_pm_qos_expose_*系列接口，主动创建。具体可参考代码，这里不再详细说明。

3. 实现思路和内部逻辑

和PM QoS class类似，不再描述。