作者：wowo 发布于：2015-2-10 23:09 分类：电源管理子系统
回顾上一篇文章（Linux PM QoS framework(1)_概述和软件架构），PM QoS framework抽象出4个系统级别的QoS constraint（统称为PM QoS class），分别是cpu&dma latency、network latency、network throughput和memory bandwidth。并提供一系列的接口，动态的搜集、整理系统对这些constraint的需求情况。
PM QoS class framework提供的API有2类：一类是以函数调用的形式，为kernel space的driver、service等提供的；另一类是以misc设备的形式，为用户空间进程提供的。
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
该接口用于向PM QoS framework添加一个QoS请求，pm_qos_class为QoS请求的类型（kernel称作pm qos class），value为期望的QoS值，不同的class有不同的含义。pm qos class的定义如下：
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的延迟（单位为us），它的实际意义是，当产生一个事件之后（如一个中断），CPU或DMA的响应延迟。例如有些CPU的串口控制器，只有几个byte的FIFO，当接收数据时，CPU或DMA必须在FIFO填满前，将数据读走，否则就可能丢失数据或者降低数据的传输速率。
后面几个class，不再详细说明。
以PM_QOS_CPU_DMA_LATENCY为例，pm_qos_add_request的逻辑可以总结为：我要求CPU&DMA的latency不大于‘value’个us。
另外，为了便于对已添加请求的维护（修改、移除等），framework会将该请求保存在一个句柄中，就是第一个参数--struct pm_qos_request指针。调用者不需要知道该结构的具体内容，只要定义一个变量，并把指针传给pm_qos_add_request接口，以后使用该指针进行修改、移除等操作。
2）pm_qos_update_request/pm_qos_update_request_timeout
如果应用场景改变（如串口波特率变大，相应的响应延迟就要变小），可以通过该接口更新QoS请求。req为句柄指针，new_value为新的value。
pm_qos_update_request_timeout多了一个timeout参数，用于需要在一段时间（timeout时间）内修改QoS value的场景。framework会在timeout后，自动将QoS value修改为一个默认值（一般为无效值，代表不再对该QoS有要求）。
3）pm_qos_remove_request
如果对该pm qos class不再有要求，则可以调用该接口将请求移除。
4）pm_qos_request_active
该接口可以获取某一个QoS请求的active状态。
2.2 向kernel PM有关的service提供的，用于获取、跟踪指定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);
每当有新的QoS请求时。framework都会根据该QoS class的含义，计算出满足所有请求的一个极值（如最大值、最小值等等）。该值可以通过pm_qos_request接口获得。例如cpuidle framework在选择C state时，会通过该接口获得系统对CPU&DMA latency的需求，并保证从C state返回时的延迟小于该value。
另外，如果某个实体在意某一个class的QoS value变化，可以通过pm_qos_add_notifier接口添加一个notifier，这样当value变化时，framework便会通过notifier的回调函数，通知该实体。
同理，pm_qos_remove_notifier用于删除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都是基于底层的pm qos constraint封装而来的。对QoS class的使用者而言，可以不用关心这些底层细节。对per-device PM QoS framework而言，则需要利用它们实现自身的功能。
这些接口就是提供给per-device PM QoS framework的low level接口，后面再详细介绍。
2.4 向用户空间PRocess提供的，用于提出QoS需求的API
根据不同的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
打开文件，将会使用默认值向PM QoS framework添加一个QoS请求；关闭文件，会移除相应的请求；写入value，更改请求的值；读取文件，将会获取QoS的极值。
具体和2.1中的各个接口类似，不再详细说明了。
3. 实现思路和内部逻辑
3.1 主要数据结构
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，一个struct plist_node类型的节点，在保存request的value值（node.prio）的同时，可以将request按照一定的顺序，保存在一个全局的链表中；
pm_qos_class，该request对应的qos class，可以为PM_QOS_CPU_DMA_LATENCY、PM_QOS_NETWORK_LATENCY、PM_QOS_NETWORK_THROUGHPUT、PM_QOS_MEMORY_BANDWIDTH中的一种；
一个delay work，用于实现pm_qos_update_request_timeout接口。
struct plist_node是一个按照优先级（prio）降序排列的双向链表（Descending-priority-sorted double-linked），除了常规链表所具备的head和tail之外，有一个prio字段，刚好可以应用在PM QoS class的场景中。
2）struct pm_qos_constraints，pm qos的内部抽象，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，链表头，所有该class的request，都会挂到该list上；
target_value，该constraint的目标值，即可以满足所有该class的request那个value。通常情况下，根据request的类型（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，该constraint的默认值，通常为0，表示没有限制（或没有要求）；
no_constraint_value，当该class的qos不存在请求时，pm_qos_get_value返回的值，通常为默认值，表示没有限制（或没有要求）；
type，该constraint的类型，具体请参考下面的描述；
notifiers，用于constraint value改变时通知其它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，即可满足所有的request，如network_throughput；PM_QOS_MIN表示在所有的request中取最小值，即可满足所有的request，如cpu_dma_latency；PM_QOS_SUM表示在所有的request中取和，才能满足所有的request，如memory_bandwidth。
当调用pm_qos_get_value接口时，framework会更具qos type，从list head中，取最小值、最大值或者所有值的和。
3.2 实现逻辑
QoS class framework为每个class定义了一个全局的struct pm_qos_constraints变量，用于保存所有该class的request。同时为每个class定义一个misc device变量，用于向用户空间提供接口。最终，将这些信息组织在一个内部的数据结构中（struct pm_qos_object），如下（具体内容可参考kernel/power/qos.c，这里不再详细介绍）：
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接口会以qos class为index，从qos array中取出constraint指针（pm_qos_array[pm_qos_class]->constraints），并指针和request的value为参数，调用pm_qos_update_target接口。
pm_qos_update_target会将该request添加到constraint的list中，并根据qos type，计算处该class qos的target value。
pm_qos_update_request/pm_qos_update_request_timeout的逻辑类似，不再详细描述。
2）pm_qos_request
直接从该class对应的constraint变量中，获取target value（已经在新的request被add之后更新）。
3）misc设备注册
当kernel会在QoS class framework的初始化接口（pm_qos_power_init）中，调用misc_register，将各个class的miscdevice变量，注册到kernel中。misc设备提供了open、release、read、write等接口（pm_qos_power_fops，具体可参考源文件），用于qos的request、update和remove。
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