CPU核心中idle进程作用
cpuidle framework
每一个 cpu 核心都会有一个 idle 进程，idle 进程是当系统没有调度 cpu 资源的时候，会进入 idle 进程，而 idle 进程的作用就是不使用 cpu，以此达到省电的目的。
在arm64架构中，当cpu idle时，会调用wfi指令(wait for interrupt)，关掉cpu的clock以便降低功耗，当有外设中断触发时，cpu又会恢复回来。
cpuidle core 是 cpuidle framework 的核心模块，负责抽象出 cpuidle device、cpuidle driver 和 cpuidle governor 三个实体，如下所示：
cpuidle core 抽象出了 cpuidle device、cpuidle driver 和 cpuidle governor 三个数据结构。
数据结构
cpuidle_device
针对每个cpu核都对应一个struct cpuidle_device结构，主要字段介绍如下
struct cpuidle_device { //该cpu核是否注册进内核中 unsigned int registered:1; //该cpu核是否已经使能 unsigned int enabled:1; unsigned int use_deepest_state:1; //对应的cpu number unsigned int cpu; //该cpu核上一次停留在cpuidle状态的时间（us） int last_residency; //记录每个cpuidle状态的统计信息，包括是否使能、进入该cpuidle状态的次数，停留在该cpuidle状态的总时间（us） struct cpuidle_state_usage states_usage[cpuidle_state_max]; ......};
对应的注册接口是 cpuidle_register_device。
cpuidle_driver
cpuidle driver用于驱动一个或多个cpu核，关键字段描述如下：
struct cpuidle_driver { const char *name; struct module *owner; int refcnt; //用于驱动注册时判断是否需要设置broadcast timer unsigned int bctimer:1; //用于描述cpuidle的状态，需要按照功耗从大到小来排序，具体有多少个cpuidle状态 struct cpuidle_state states[cpuidle_state_max]; ......};//cpu有多种不同的idle级别。这些idle级别有不同的功耗和延迟，从而可以在不同的场景下使用//主要包括exit_latency、power_usage、target_residency。这些特性是governor制定idle策略的依据struct cpuidle_state { char name[cpuidle_name_len]; char desc[cpuidle_desc_len]; unsigned int flags; //cpu从该idle state下返回运行状态的延迟，单位为us。它决定了cpu在idle状态和run状态之间切换的效率，如果延迟过大，将会影响系统性能； unsigned int exit_latency; /* in us */ //cpu在该idle state下的功耗，单位为mw int power_usage; /* in mw */ //期望的停留时间，单位为us。进入和退出idle state是需要消耗额外的能量的，如果在idle状态停留的时间过短，节省的功耗少于额外的消耗，则得不偿失。governor会根据该字段，结合当前的系统情况（如可以idle多久），选择idle level； unsigned int target_residency; /* in us */ bool disabled; /* disabled on all cpus */ //进入该state的回调函数 int (*enter) (struct cpuidle_device *dev, struct cpuidle_driver *drv, int index); //cpu长时间不需要工作时（称作offline），可调用该回调函数。 int (*enter_dead) (struct cpuidle_device *dev, int index); ......};
对应的注册接口是 cpuidle_register_driver。
cpuidle_governor
governor 结构主要提供不同的回调函数，最终由 menu_governor 填充，主要字段如下：
struct cpuidle_governor { char name[cpuidle_name_len]; struct list_head governor_list; //governor的级别，正常情况下，kernel会选择系统中rating值最大的governor作为当前governor unsigned int rating; //在设备驱动注册和注销的时候调用 int (*enable) (struct cpuidle_driver *drv, struct cpuidle_device *dev); void (*disable) (struct cpuidle_driver *drv, struct cpuidle_device *dev); //根据当前系统的运行状况，以及各个idle state的特性，选择一个state（即决策） int (*select) (struct cpuidle_driver *drv, struct cpuidle_device *dev, bool *stop_tick); //通过该回调函数，可以告知governor，系统上一次所处的idle state是哪个 void (*reflect) (struct cpuidle_device *dev, int index);};
对应的注册接口是 cpuidle_register_governor。
流程
我们先看下设备和驱动的注册过程：
注册之后便将设备和驱动建立起连接关系了，最终 cpuidle framework 的用户便可通过接口来调用下层的接口，进而完成具体的硬件操作。
下面看下 cpu 进入 idle 状态的流程图：
可以看出，最终是通过 psci 来实现 cpu 的 suspend。
psci
psci, power state coordination interface，由arm定义的电源管理接口规范，通常由firmware来实现，而linux系统可以通过smc/hvc指令来进入不同的exception level，进而调用对应的实现。
psci 支持如下功能：
cpu hotplug (on/off)
cpu idle (suspend/resume)
system suspend/resume
system shutdown and reset
每个功能和atf之间的调用接口如下所示：
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cpuidle core 是 cpuidle framework 的核心模块，负责抽象出 cpuidle device、cpuidle driver 和 cpuidle governor 三个实体，如下所示：
cpuidle core 抽象出了 cpuidle device、cpuidle driver 和 cpuidle governor 三个数据结构。
数据结构
cpuidle_device
针对每个cpu核都对应一个struct cpuidle_device结构，主要字段介绍如下
struct cpuidle_device { //该cpu核是否注册进内核中 unsigned int registered:1; //该cpu核是否已经使能 unsigned int enabled:1; unsigned int use_deepest_state:1; //对应的cpu number unsigned int cpu; //该cpu核上一次停留在cpuidle状态的时间（us） int last_residency; //记录每个cpuidle状态的统计信息，包括是否使能、进入该cpuidle状态的次数，停留在该cpuidle状态的总时间（us） struct cpuidle_state_usage states_usage[cpuidle_state_max]; ......};
对应的注册接口是 cpuidle_register_device。
cpuidle_driver
cpuidle driver用于驱动一个或多个cpu核，关键字段描述如下：
struct cpuidle_driver { const char *name; struct module *owner; int refcnt; //用于驱动注册时判断是否需要设置broadcast timer unsigned int bctimer:1; //用于描述cpuidle的状态，需要按照功耗从大到小来排序，具体有多少个cpuidle状态 struct cpuidle_state states[cpuidle_state_max]; ......};//cpu有多种不同的idle级别。这些idle级别有不同的功耗和延迟，从而可以在不同的场景下使用//主要包括exit_latency、power_usage、target_residency。这些特性是governor制定idle策略的依据struct cpuidle_state { char name[cpuidle_name_len]; char desc[cpuidle_desc_len]; unsigned int flags; //cpu从该idle state下返回运行状态的延迟，单位为us。它决定了cpu在idle状态和run状态之间切换的效率，如果延迟过大，将会影响系统性能； unsigned int exit_latency; /* in us */ //cpu在该idle state下的功耗，单位为mw int power_usage; /* in mw */ //期望的停留时间，单位为us。进入和退出idle state是需要消耗额外的能量的，如果在idle状态停留的时间过短，节省的功耗少于额外的消耗，则得不偿失。governor会根据该字段，结合当前的系统情况（如可以idle多久），选择idle level； unsigned int target_residency; /* in us */ bool disabled; /* disabled on all cpus */ //进入该state的回调函数 int (*enter) (struct cpuidle_device *dev, struct cpuidle_driver *drv, int index); //cpu长时间不需要工作时（称作offline），可调用该回调函数。 int (*enter_dead) (struct cpuidle_device *dev, int index); ......};
对应的注册接口是 cpuidle_register_driver。
cpuidle_governor
governor 结构主要提供不同的回调函数，最终由 menu_governor 填充，主要字段如下：
struct cpuidle_governor { char name[cpuidle_name_len]; struct list_head governor_list; //governor的级别，正常情况下，kernel会选择系统中rating值最大的governor作为当前governor unsigned int rating; //在设备驱动注册和注销的时候调用 int (*enable) (struct cpuidle_driver *drv, struct cpuidle_device *dev); void (*disable) (struct cpuidle_driver *drv, struct cpuidle_device *dev); //根据当前系统的运行状况，以及各个idle state的特性，选择一个state（即决策） int (*select) (struct cpuidle_driver *drv, struct cpuidle_device *dev, bool *stop_tick); //通过该回调函数，可以告知governor，系统上一次所处的idle state是哪个 void (*reflect) (struct cpuidle_device *dev, int index);};
对应的注册接口是 cpuidle_register_governor。
流程
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注册之后便将设备和驱动建立起连接关系了，最终 cpuidle framework 的用户便可通过接口来调用下层的接口，进而完成具体的硬件操作。
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可以看出，最终是通过 psci 来实现 cpu 的 suspend。
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psci 支持如下功能：
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