初学Linux电源管理

news2025/1/8 17:36:58

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电源管理

因为设备需要用电，而且设备中的各个硬件所需要的电压是不一样的。故计算机需要对硬件的电源状态管理。但是电能并不是免费的，尤其是手机的电池容量是有限的，就需要节约电量，于是乎电源的省电管理就出来了。但是我们是为了愉快地设备，而不是为了一味省电。故为了平衡性能、用户体验和省电，内核就开发出了电源质量管理，让我们更好地使用设备。下图是电源管理的架构图

1.电源状态管理


电源状态	描述
睡眠/Sleep Suspend To RAM	一般称STR，睡眠时，内存不断电，信息储存在内存中，可普通外设唤醒
休眠/Hibernate Suspend to disk	一般称STD，休眠时，内存断电，信息在swap中，只能电源键唤醒
关机	重启相当于关机再开机，主要init进程进行关闭各个服务进程deamon、发送SIGTERM、SIGKILL、将内存数据同步到磁盘和内核关机
重启
自动睡眠/auto sleep	也称投机睡眠，内核默认情况总是尝试去睡眠，除非wakelock阻止。即睡眠是常态，运行不是常态

1.1 睡眠和休眠的共同点

睡眠和休眠的整体过程是相似的，都是暂停系统的运行、保存系统信息、关闭全部或大部分硬件的供电，这样设备不在使用的情况下可以最小功耗运行；当被唤醒时的过程正好相反，先恢复供电，然后恢复系统的运行，再恢复之前保存的信息，这样设备从电源键或其他外设唤醒时，就可以快速切换到进入运行状态了。

2.电源质量管理

2.1 省电管理

我们不使用电脑时可以进行睡眠、休眠甚至关机来进行省电，但是我们使用电脑时也可以有很多办法来省电。这些省电方法又可以分为两类，使用省电和闲暇省电。

2.1.1 CPU频率

Cpu频率架构分为：CPUFreq Govenor决策者、CPUFreq Core中间人和CPUFreq Driver执行者，三者关系是：CPUFreq决策者只能有且仅有一个，负责什么时候调频和调多少，将相应控制指令下发给中间人，中间人负责协调，继续将控制指令下发给CPUFreq执行者，执行者主要与硬件打交道完成相应频率控制。

CPUFreq决策者有6种，每次有且生效其中一个


CPUFreq Govenor决策者	描述
powersave	一直把CPU的频率设置为最大值
performance	一直把CPU的频率设置为最小值
ondemand	按需调整，默认运行在较低频率，系统负载增大时就运行在高频率
conservative	总是把频率往policy的最大值和最小值之间调整
userspace	按照用户空间设置的值进行调节频率
schedutil	根据CPU使用率动态调整频率

2.1.2 闲暇省电


闲暇省电	描述
CPU休闲(CPUIdle)	指的是当某个CPU上没有进程可调度的时候可以暂时局部关掉这个CPU的电源，从而达到省电的目的，当再有进程需要执行的时候再恢复电源。
CPU热插拔(CPU Hotplug)	指的是我们可以把某个CPU热移除，然后系统就不会再往这个CPU上派任务了，这个CPU就可以放心地完全关闭电源了，当把这个CPU再热插入之后，就对这个CPU恢复供电，这个CPU就可以正常执行任务了。
CPU隔离(Core Isolate)	CPU隔离指的是我们把某个CPU隔离开来，系统不再把它作为进程调度的目标，这样这个CPU就可以长久地进入Idle状态了，达到省电的目的。CPU隔离能达到一种介于CPUIdle和CPU热插拔之间的效果
动态PM(Runtime PM)	设备的动态电源管理,例如手机的夜间睡眠断网功能，待机关闭相机设备