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1. 前言簡介
Linux系統中，CPU被兩類程序佔用：
- 一類是進程和線程（kernel線程），也稱進程上下文；
- 一類是各種中斷、異常的處理程序，也稱中斷上下文；
爲什麼要引入CPUidle？
- 當CPU沒有任務空閒時，讓CPU置爲WFI（Wait for interrupt）低功耗狀態， 以節省功耗。
怎麼實現CPUidle？
- 在系統的第一個進程（pid爲 0的零號進程）完成初始化任務之後，將其轉變爲idle進程（如評論，也稱上帝進程）；
- 當其他進程都沒有被調度時，idle進程就被調度，準備讓CPU進入idle狀態；
- 最終，由idle進程調用idle指令（比如ARM chip 的
WFI指令），讓CPU進入idle狀態。
2. Linux CPUidle 原理介紹
2.1 CPUidle 總體框架
2.1.1 外部模塊：kernel sched
- 系統調度模塊，沒任務調度時系統便進入idle（2.2節介紹）。負責實現idle線程的通用入口邏輯，包括idle模式選擇、idle進入等；
/kernel/sched/idle.c
2.1.2 核心模塊：cpuidle core
- 以函數調用形式向上層外部模塊sched提供接口；
- 以sysfs的形式，向用戶空間提供接口；
- 向下層硬件平臺相關cpuidle drivers提供註冊管理接口；
- 向idle算法模塊governors提供註冊和管理接口；
/drivers/cpuidle/cpuidle.c,governor.c,sysfs.c,driver.c
2.1.3 平臺相關：cpuidle drivers
- 負責硬件平臺相關idle機制的實現，具體如何實現進入idle狀態，什麼條件下會退出等，下面分別是arm64芯片和mtk公司芯片平臺相關代碼；
/drivers/cpuidle/cpuidle-arm64.c,cpuidle-mtk_acao.c
2.1.4 算法模塊：cpuidle governors
- 選擇要進入哪個idle 狀態的算法模塊相關代碼；
/drivers/cpuidle/governors/*
2.2 Linux Idle sched 模塊核心構架
系統開機過程中，跑在第一個cpu 的kernel 0號進程從start_kernel 到rest_init 做了各種初始化，最後該linux kernel 0 進程被置爲idle 進程。如果是多核的CPU，其他核也會從secondary_start_kernel進口做完相關的初始化後被置爲idle 進程。
如下ps -A 命令結果，可以看到1號 init 進程和2號 kthreadadd 進程的 ppid （父進程id）是0 號進程初始化得到（上面流程代碼kernel_thead fork創建）.
如上面的代碼流程圖和《Linux cpuidle framework(1)_概述和軟件架構 》介紹，idle進程一直在檢測系統當前是否需要調度，如果不需要調度（!need_resched()，即系統Idle 空閒），則執行進入idle的過程：
cpuidle_select，通過cpuidle governor，選擇一個cpuidle statecpuidle_enter，通過cpuidle state，進入該idle狀態cpuidle_reflect，通知cpuidle governor，更新狀態
2.3 選擇idle狀態的考量依據
由於SoC（System on Chip，片上系統，比如MTK 公司的G90 MT6785，包括CPU、GPU等）越來越複雜，芯片各種模塊資源也多，所有設計多種級別idle狀態（在MTK 的SoC一般有 wfi, cpuoff, cluster_off, sodi, dpidle, sodi3 狀態）。idle 狀態下關閉的系統資源越多，idle的功耗就越低，但對應進入和退出該idle狀態過程使用的延遲時間（exit_latency，該字段在系統代碼中表示進和退idle過程中消耗的時間）就越長。
- 對延遲較敏感的場合，可以使用低延遲、高功耗的idle（即比較淺的idle狀態，進入過程消耗的時間也少）；
- 對延遲不敏感的場合，可以使用高延遲、低功耗的idle（即比較深的idle狀態，進入過程消耗的時間長，因爲要關閉的系統資源多）；
如下圖，由於進入和退出idle 過程中消耗的功耗高，所以要保證在idle狀態下駐留時間（last residency）呆着足夠長，才能達到省電的效果。 如果頻繁地進入和退出更深層的idle反而會更耗電，因爲進入和退出深層的idle過程的延遲時間比較大，而且進入和退出的過程中功耗也高。
怎麼選擇進入idle狀態才能保證達到省電的效果（即上面 綠色的面積 > 紅色的面積），這就是cpuidle governor 要做的工作了。《Linux cpuidle framework(4)_menu governor 》中介紹了menu governor，這個governor相對有點難，本文後面介紹相對簡單的ladder governor。
3. Linux CPUidle 代碼流程
3.1 cpuidle register driver and devices
3.2 cpuidle schedule
3.3 cpuidle enter
3.4 cpuidle register governor
3.5 cpuidle governor call – ladder
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《Linux CPUidle 原理和代碼流程》https://wu-being.blog.csdn.net/article/details/102771007
《Linux cpuidle framework(1)_概述和軟件架構 – wowo》
《Linux cpuidle framework(2)_cpuidle core – wowo》
《Linux cpuidle framework(3)_ARM64 generic CPU idle driver – wowo》
《Linux cpuidle framework(4)_menu governor – wowo》
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《Linux CPUidle 原理和代碼流程》：
https://blog.csdn.net/u014134180/article/details/102771007