作者：wowo 發布于：2015-2-10 23:09 分類：電源管理子系統
回顧上一篇文章（Linux PM QoS framework(1)_概述和軟件架構），PM QoS framework抽象出4個系統級別的QoS constraint（統稱為PM QoS class），分別是cpu&dma latency、network latency、network throughput和memory bandwidth。并提供一系列的接口，動態的搜集、整理系統對這些constraint的需求情況。
PM QoS class framework提供的API有2類：一類是以函數調用的形式，為kernel space的driver、service等提供的；另一類是以misc設備的形式，為用戶空間進程提供的。
2.1 向kernel其它driver提供的，用于提出PM QoS需求的API
void pm_qos_add_request(struct pm_qos_request *req, int pm_qos_class, s32 value); void pm_qos_update_request(struct pm_qos_request *req, s32 new_value); void pm_qos_update_request_timeout(struct pm_qos_request *req, s32 new_value, unsigned long timeout_us); void pm_qos_remove_request(struct pm_qos_request *req);
int pm_qos_request_active(struct pm_qos_request *req);
1）pm_qos_add_request
該接口用于向PM QoS framework添加一個QoS請求，pm_qos_class為QoS請求的類型（kernel稱作pm qos class），value為期望的QoS值，不同的class有不同的含義。pm qos class的定義如下：
1: /* include/linux/pm_qos.h */2: enum {3: PM_QOS_RESERVED = 0,4: PM_QOS_CPU_DMA_LATENCY,5: PM_QOS_NETWORK_LATENCY,6: PM_QOS_NETWORK_THROUGHPUT,7: PM_QOS_MEMORY_BANDWIDTH,8:9: /* insert new class ID */10: PM_QOS_NUM_CLASSES,11: };PM_QOS_CPU_DMA_LATENCY，CPU和DMA的延遲（單位為us），它的實際意義是，當產生一個事件之后（如一個中斷），CPU或DMA的響應延遲。例如有些CPU的串口控制器，只有幾個byte的FIFO，當接收數據時，CPU或DMA必須在FIFO填滿前，將數據讀走，否則就可能丟失數據或者降低數據的傳輸速率。
后面幾個class，不再詳細說明。
以PM_QOS_CPU_DMA_LATENCY為例，pm_qos_add_request的邏輯可以總結為：我要求CPU&DMA的latency不大于‘value’個us。
另外，為了便于對已添加請求的維護（修改、移除等），framework會將該請求保存在一個句柄中，就是第一個參數--struct pm_qos_request指針。調用者不需要知道該結構的具體內容，只要定義一個變量，并把指針傳給pm_qos_add_request接口，以后使用該指針進行修改、移除等操作。
2）pm_qos_update_request/pm_qos_update_request_timeout
如果應用場景改變（如串口波特率變大，相應的響應延遲就要變小），可以通過該接口更新QoS請求。req為句柄指針，new_value為新的value。
pm_qos_update_request_timeout多了一個timeout參數，用于需要在一段時間（timeout時間）內修改QoS value的場景。framework會在timeout后，自動將QoS value修改為一個默認值（一般為無效值，代表不再對該QoS有要求）。
3）pm_qos_remove_request
如果對該pm qos class不再有要求，則可以調用該接口將請求移除。
4）pm_qos_request_active
該接口可以獲取某一個QoS請求的active狀態。
2.2 向kernel PM有關的service提供的，用于獲取、跟蹤指定PM QoS需求的API
int pm_qos_request(int pm_qos_class); int pm_qos_add_notifier(int pm_qos_class, struct notifier_block *notifier); int pm_qos_remove_notifier(int pm_qos_class, struct notifier_block *notifier);
每當有新的QoS請求時。framework都會根據該QoS class的含義，計算出滿足所有請求的一個極值（如最大值、最小值等等）。該值可以通過pm_qos_request接口獲得。例如cpuidle framework在選擇C state時，會通過該接口獲得系統對CPU&DMA latency的需求，并保證從C state返回時的延遲小于該value。
另外，如果某個實體在意某一個class的QoS value變化，可以通過pm_qos_add_notifier接口添加一個notifier，這樣當value變化時，framework便會通過notifier的回調函數，通知該實體。
同理，pm_qos_remove_notifier用于刪除notifier。
2.3 向per-device PM QoS framework提供，low level的PM QoS操作API
int pm_qos_update_target(struct pm_qos_constraints *c, struct plist_node *node, enum pm_qos_req_action action, int value); bool pm_qos_update_flags(struct pm_qos_flags *pqf, struct pm_qos_flags_request *req, enum pm_qos_req_action action, s32 val);
s32 pm_qos_read_value(struct pm_qos_constraints *c);
QoS class和per-device PM QoS都是基于底層的pm qos constraint封裝而來的。對QoS class的使用者而言，可以不用關心這些底層細節。對per-device PM QoS framework而言，則需要利用它們實現自身的功能。
這些接口就是提供給per-device PM QoS framework的low level接口，后面再詳細介紹。
2.4 向用戶空間PRocess提供的，用于提出QoS需求的API
根據不同的PM QoS class，包括(cpu&dma latency、network latency等等)：
/dev/cpu_dma_latency /dev/network_latency /dev/network_throughput /dev/memory_bandwidth
打開文件，將會使用默認值向PM QoS framework添加一個QoS請求；關閉文件，會移除相應的請求；寫入value，更改請求的值；讀取文件，將會獲取QoS的極值。
具體和2.1中的各個接口類似，不再詳細說明了。
3. 實現思路和內部邏輯
3.1 主要數據結構
1）struct pm_qos_request，pm qos request句柄，用于request的add、update、remove等操作
1: struct pm_qos_request {2: struct plist_node node;3: int pm_qos_class;4: struct delayed_work work; /* for pm_qos_update_request_timeout */5: };node，一個struct plist_node類型的節點，在保存request的value值（node.prio）的同時，可以將request按照一定的順序，保存在一個全局的鏈表中；
pm_qos_class，該request對應的qos class，可以為PM_QOS_CPU_DMA_LATENCY、PM_QOS_NETWORK_LATENCY、PM_QOS_NETWORK_THROUGHPUT、PM_QOS_MEMORY_BANDWIDTH中的一種；
一個delay work，用于實現pm_qos_update_request_timeout接口。
struct plist_node是一個按照優先級（prio）降序排列的雙向鏈表（Descending-priority-sorted double-linked），除了常規鏈表所具備的head和tail之外，有一個prio字段，剛好可以應用在PM QoS class的場景中。
2）struct pm_qos_constraints，pm qos的內部抽象，用于抽象某一特定的PM QoS class
1: struct pm_qos_constraints {2: struct plist_head list;3: s32 target_value; /* Do not change to 64 bit */4: s32 default_value;5: s32 no_constraint_value;6: enum pm_qos_type type;7: struct blocking_notifier_head *notifiers;8: };list，鏈表頭，所有該class的request，都會掛到該list上；
target_value，該constraint的目標值，即可以滿足所有該class的request那個value。通常情況下，根據request的類型（enum pm_qos_type），可以是所有request中的最大值，所有request中的最小值，或者所有request的和；
default_value，該constraint的默認值，通常為0，表示沒有限制（或沒有要求）；
no_constraint_value，當該class的qos不存在請求時，pm_qos_get_value返回的值，通常為默認值，表示沒有限制（或沒有要求）；
type，該constraint的類型，具體請參考下面的描述；
notifiers，用于constraint value改變時通知其它driver。
enum pm_qos_type包括PM_QOS_MAX、PM_QOS_MIN和PM_QOS_SUM。PM_QOS_MAX表示在所有的request中取最大值，即可滿足所有的request，如network_throughput；PM_QOS_MIN表示在所有的request中取最小值，即可滿足所有的request，如cpu_dma_latency；PM_QOS_SUM表示在所有的request中取和，才能滿足所有的request，如memory_bandwidth。
當調用pm_qos_get_value接口時，framework會更具qos type，從list head中，取最小值、最大值或者所有值的和。
3.2 實現邏輯
QoS class framework為每個class定義了一個全局的struct pm_qos_constraints變量，用于保存所有該class的request。同時為每個class定義一個misc device變量，用于向用戶空間提供接口。最終，將這些信息組織在一個內部的數據結構中（struct pm_qos_object），如下（具體內容可參考kernel/power/qos.c，這里不再詳細介紹）：
1: struct pm_qos_object {2: struct pm_qos_constraints *constraints;3: struct miscdevice pm_qos_power_miscdev;4: char *name;5: };6:7: ...8:9: static struct pm_qos_object *pm_qos_array[] = {10: &null_pm_qos,11: &cpu_dma_pm_qos,12: &network_lat_pm_qos,13: &network_throughput_pm_qos,14: &memory_bandwidth_pm_qos,15: };
1）pm_qos_add_request
request add接口會以qos class為index，從qos array中取出constraint指針（pm_qos_array[pm_qos_class]->constraints），并指針和request的value為參數，調用pm_qos_update_target接口。
pm_qos_update_target會將該request添加到constraint的list中，并根據qos type，計算處該class qos的target value。
pm_qos_update_request/pm_qos_update_request_timeout的邏輯類似，不再詳細描述。
2）pm_qos_request
直接從該class對應的constraint變量中，獲取target value（已經在新的request被add之后更新）。
3）misc設備注冊
當kernel會在QoS class framework的初始化接口（pm_qos_power_init）中，調用misc_register，將各個class的miscdevice變量，注冊到kernel中。misc設備提供了open、release、read、write等接口（pm_qos_power_fops，具體可參考源文件），用于qos的request、update和remove。
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