【cpuidle】cpuidle代码框架
cpuidle解决什么问题
在计算机系统中，CPU的功能就是不断地取指、译码、执行，那如果CPU没有程序要执行，CPU不需要执行计算任务，也不需要响应外部中断事件，CPU要怎么办？在Linux kernel中，这种CPU的无所事事的状态，被称作idle状态，而cpuidle framework，就是为了管理这种状态。
CPU在idle的时候可以利用一些芯片技术比如clock gating、retention，让core进入睡眠省电模式，省电是又电子设备绕不开的话题。
cpuidle基本流程
任务调度、idle进程(何时进入idle)
idle进程的存在，是为了解决“何时idle”的问题。
在init进程（系统的第一个进程）完成初始化任务之后，将其转变为idle进程，由于该进程的优先级是最低的，所以当idle进程被调度到时，则说明系统的其它进程不再运行了，也即CPU idle了。最终，由idle进程调用idle指令（这里为WFI），让CPU进入idle状态。
WFI、WFE(如何idle)
WFI/WFE用于解决“怎么idle”的问题。
一般情况下，ARM CPU idle时，可以使用WFI指令，把CPU置为Wait for interrupt状态。该状态下，至少会把ARM core的clock关闭，以节省功耗（和具体ARM core的实现有关，可参考“ARM WFI和WFE指令”）。
软件流程
在SMP系统中，CPU启动的过程是：
1）先启动主CPU，启动过程和传统的单核系统类似：stext-->start_kernel-->rest_init-->cpu_startup_entry
2）启动其它CPU，可以有多种方式，例如CPU hotplug等，启动过程为：secondary_startup-->__secondary_switched-->secondary_start_kernel-->cpu_startup_entry
上面的代码位于./arch/arm64/kernel/head.S、init/main.c等等，感兴趣的读者可以自行参考。最终都会殊途同归，运行至cpu_startup_entry接口，该接口位于kernel/sched/idle.c中，负责处理CPU idle的事情。
cpuidle框架
cpuide framework的意义是什么？
ARM CPU的设计越来越复杂，对省电的要求也越来越苛刻，因而很多CPU会从“退出时的延迟”和“idle状态下的功耗”两个方面考虑，设计多种idle级别。对延迟较敏感的场合，可以使用低延迟、高功耗的idle；对延迟不敏感的场合，可以使用高延迟、低功耗的idle。
而软件则需要根据应用场景，在恰当的时候，选择一个合适的idle状态。而选择的策略是什么，就不是那么简单了。这就是cpuidle framework的存在意义。
kernel schedule模块
位于kernel\sched\idle.c中，负责实现idle线程的通用入口（cpuidle entry）逻辑，包括idle模式的选择、idle的进入等等。
core层
cpuidle core的代码主要包括：cpuidle.c、driver.c、governor.c、sysfs.c。
cpuidle core负责实现cpuidle framework的整体框架，主要功能包括：
- 根据cpuidle的应用场景，抽象出cpuidle device、cpuidle driver、cpuidle governor三个实体；
- 以函数调用的形式，向上层sched模块提供接口；
- 以sysfs的形式，向用户空间提供接口；
- 向下层的cpuidle drivers模块，提供统一的driver注册和管理接口；
- 向下层的governors模块，提供统一的governor注册和管理接口。
governor层
前面讲过，很多CPU提供了多种idle级别，这些idle级别的主要区别是“idle时的功耗”和“退出时延迟”。cpuidle driver（机制）负责定义这些idle状态（每一个状态的功耗和延迟分别是多少），并实现进入和退出相关的操作。最终，cpuidle driver会把这些信息告诉governor，由governor根据具体的应用场景，决定要选用哪种idle状态（策略）。
kernel中，cpuidle governor都位于governors/目录下。
driver层
负责idle机制的实现，即：如何进入idle状态，什么条件下会退出，等等。
不同的architecture、不同的CPU core，会有不同的cpuidle driver，平台驱动的开发者，可以在cpuidle core提供的框架之下，开发自己的cpuidle driver。代码主要包括：cpuidle-xxx.c。
cpuidle参考
-
概述
http://www.wowotech.net/pm_subsystem/cpuidle_overview.html -
core层
http://www.wowotech.net/pm_subsystem/cpuidle_core.html -
governor层
http://www.wowotech.net/pm_subsystem/cpuidle_menu_governor.html -
driver层
http://www.wowotech.net/pm_subsystem/cpuidle_arm64.html
cpuidle宏配置
cpuidle的宏配置比较简单，框架层和sysfs都默认编译了，只需要配置对应的驱动宏。
cpuidle调测命令
#ls /sys/devices/system/cpu/cpuidle/cpuX/cpuidle/stateY
name，名称；
desc，较为详细的描述；
disable，cpuidle使能状态的读取和设置；
latency，退出该state所需的时间，单位为us；
power，该state下的功耗，单位为mW；
time，停留在改状态的总时间，单位为us
usage，进入该状态的次数。
# 进出次数
cat /sys/devices/system/cpu/cpu<x>/cpuidle/state<y>/usage
# 总时间
cat /sys/devices/system/cpu/cpu<x>/cpuidle/state<y>/time
