Linux电源管理实例分析

实例分析

最近博主遇到 i2c 传输慢和中断触发慢的问题，一般这种【慢】的情况大都和【性能与功耗冲突】相关，研究了 Qos 系统，打了笔 patch 解决了。

中断触发慢：注册的下降沿中断，从下降沿打到芯片中，到跑到中断处理函数，快则 270us，慢则 2.7ms。由于所做功能对中断处理时间有要求，因此要解决中断处理慢的问题。

抓 trace 分析

使用上次博主发的脚本，可以抓到 ftrace，这个脚本中博主使能了 sched_switch、sched_wakeup、irq、irq_handler_entry、irq_handler_exit、cpu_idle、pm_qos_update_request 等 event。这些 event 可以记录下 CPU 调度和中断处理情况。

从抓到的 trace 分析，中断处理慢并不是由于 CPU loading 重导致的处理不及时，而是中断来的时候，CPU0 处于 idle 状态，而 kernel-5.10 以后除了特定的 feature，所有的中断都默认发到 CPU0，这样即便设置了中断可以唤醒系统，把 CPU0 从 idle 转为 active 也要 1ms。

问题确定后，就是如何处理的问题了。找了低功耗的同事，确认 CPU 在没事情做的时候就是会进入 idle，即便在游戏场景，也不会禁止 CPU 进入 idle。

研究了一下 Linux 电源管理子系统，发现 Qos 有接口可以使用：在某一段时间内拉 Qos，可以让 CPU 在这段时间不进入 idle，使用完毕再去掉 Qos，让 CPU 可以进入 idle，这样满足了性能需求，带来的功耗也不是特别高。

PM QoS classes framework 位于 kernel/power/qos.c 中，负责系统级别的 PM QoS 管理。per-device PM QoS framework 位于 drivers/base/power/qos.c 中，负责 per-device 的 PM QoS 管理。Common header 位于 include/linux/pm_qos.h 中，负责通用数据结构的抽象、函数声明等工作。

在 kernel/power/qos.c 中，有 cpu_latency_qos_update_request 接口可以使用，通过该接口将 Qos 拉到 150，使用完毕再将 Qos 拉到 -1（关闭）。

使用方法：

1、文件开头注册自己的结构体：struct pm_qos_request my_qos_request；

2、自己驱动的 probe 函数加上：cpu_latency_qos_add_request（my_qos_request， PM_QOS_DEFAULT_VALUE）;

3、在做事情前加上：cpu_latency_qos_update_request（my_qos_request， 150）;

4、在做事情后加上：cpu_latency_qos_update_request（my_qos_request， PM_QOS_DEFAULT_VALUE）;PM_QOS_DEFAULT_VALUE 其实就是 -1

这样在自己做事情期间，CPU 就不会进入 idle，自己模块的性能就会好很多。如果还要更好，可以在此期间调节 CPU 频率，但调频带来的功耗很高，需要自己评估。

该 patch 解决的问题：

1、中断处理慢，可以在第一次中断打进来后，拉 Qos，这样自己后面的几次中断处理一定会快，使用完毕后，去掉 Qos。

2、i2c 传输慢，其中一种情况是 i2c 传输完毕返回时，CPU0 进入 idle，导致 i2c 中断打不进来，这种情况，我们在调用 i2c_transfer 前后加上 cpu_latency_qos_update_request 的接口，就可以解决该问题。