Linux電源管理詳解

WUCANADA 2015-09-24

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Linux電源管理詳解

1.概述

雖然Linux可以在任何一臺386以上的PC上運行，目前大多數(shù)人使用的都是新型的，帶有各種外設(shè)的桌面PC或者筆記本電腦，這樣，電源管理功能

(PM)就逐漸變得越來越重要。在筆記本電腦上電源管理可以節(jié)能，延長電池壽命，而在桌面PC上它可以降低幅射，降溫，延長外設(shè)使用壽命?，F(xiàn)在的操作系統(tǒng)

大都內(nèi)置了電源管理支持，例如 Windows 和 Linux。

2.PC機實現(xiàn)電源管理的方法

要實現(xiàn)電源管理，最重要的有兩點：第一是需要設(shè)備本身支持節(jié)電功能，比如硬盤，可以通過指令暫時關(guān)閉；第二是需要操作系統(tǒng)支持電源管理，這樣就可以在空閑一段時間之后調(diào)用驅(qū)動的電源管理功能關(guān)閉設(shè)備。

兩種電源管理標(biāo)準(zhǔn)：APM和ACPI

傳統(tǒng)的APM(Advanced Power

Management)是一種基于bios的電源管理標(biāo)準(zhǔn)，目前的最新版本是1.2，它提供了CPU和設(shè)備電源管理的功能，但是由于這種電源管理方式主要

是由bios實現(xiàn)，所以有些缺陷，比如對bios的過度依賴，新老bios之間的不兼容性，以及無法判斷電源管理命令是由用戶發(fā)起的還是由bios發(fā)起

的，對某些新硬件如USB和1394的不支持性。為了彌補APM的缺陷，新的電源管理ACPI應(yīng)運而生，這就是ACPI(Advanced

Configuration and Power

Interface)，它主要是將電源管理的主要執(zhí)行者由bios轉(zhuǎn)換成為操作系統(tǒng)，這樣可以提供更大的靈活性以及可擴展性。

目前的PC機主板一般同時支持APM和ACPI兩種標(biāo)準(zhǔn)。

3.Linux對電源管理的支持

內(nèi)核模塊

針對APM和ACPI兩種不同的標(biāo)準(zhǔn)，Linux內(nèi)核提供了兩個不同的模塊來實現(xiàn)電源管理功能，這就是apm和acpi。需要注意，apm和acpi是互

相沖突的兩個模塊，用戶在同一時間內(nèi)只能加載其中之一，如果當(dāng)他們在加載的時候發(fā)現(xiàn)二者之一已經(jīng)加載，就會自動退出。

在官方發(fā)布的內(nèi)核中APM是較為成熟的電源管理方式，可以完成在Windows下ACPI所能完成的大部分功能。由于官方內(nèi)核中ACPI的功能比較有限，

目前還處于開發(fā)版狀態(tài)。所以當(dāng)前的大多數(shù)distribution，如紅帽子默認(rèn)就使用了apm作為電源管理方式。但是值得注意的是Linux中的

ACPI實際上是由一個單獨的項目小組模塊進行維護的，當(dāng)前內(nèi)核ACPI的版本實際上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于最新的版本。由于Linux穩(wěn)定版中對任何新特性的加

入都非常謹(jǐn)慎小心，所以我們也許只能等到2.6.x版本的Linux誕生后才能看到ACPI的穩(wěn)定全功能版了。不過我們也可以自己對內(nèi)核打最新的ACPI

補丁來獲得這些功能。

這里是ACPI的主頁:

http:///projects/acpi/

下面對電源管理的介紹以APM為主。

用戶態(tài)Daemon

為了讓Linux內(nèi)核中的電源管理功能夠更好的被利用，我們還需要用戶態(tài)daemon程序的配合。針對APM和ACPI，分別有apmd和acpid兩個

不同軟件。他們實現(xiàn)的功能比較類似，都是允許用戶預(yù)先定義某些策略，然后跟蹤電源狀態(tài)，執(zhí)行特定的操作。在apmd軟件包中還有一個工具apm，用戶可以

用它使機器主動進入standby和suspend狀態(tài)，還可以查詢bios的apm版本號。在使用acpi時直接對proc文件系統(tǒng)進行操作即可完成同

樣的功能。

4.Linux下驅(qū)動的電源管理機制

在Linux下不必為驅(qū)動分別編寫與APM和ACPI相對應(yīng)的代碼，Linux與Windows類似，為驅(qū)動提供了統(tǒng)一的電源管理接口。驅(qū)動只要實現(xiàn)了這些接口，就可以實現(xiàn)電源管理的功能。操作系統(tǒng)在它認(rèn)為合適的時候就會通知驅(qū)動完成這些操作。

實現(xiàn)設(shè)備電源管理接口主要需要實現(xiàn)以下5點：

1.使用pm_register對設(shè)備的每個實例(instance)進行注冊；

2.在對硬件進行操作之前調(diào)用pm_access(這樣會保證設(shè)備已被喚醒并且處于ready狀態(tài))；

3.用戶自己的pm_callback函數(shù)在系統(tǒng)進入suspend狀態(tài)(ACPI D1-D3)，或者從suspend狀態(tài)恢復(fù)(ACPI D0)的時候會被調(diào)用；

4.當(dāng)設(shè)備不在被使用的時候調(diào)用pm_dev_idle函數(shù)，這個操作是可選的，可以增強設(shè)備idle狀態(tài)的監(jiān)測能力；

5.當(dāng)被unload的時候，使用pm_unregister來取消設(shè)備的注冊。

5.對APM進行編程

下面介紹在實模式中和在Linux下使用APM功能的編程方法：

由于APM是由bios提供的，我們可以直接在實模式(如DOS下)調(diào)用int 15軟中斷來進行電源管理操作。

在實模式下APM的standby、suspend和poweroff功能分別可以通過下面的匯編語言實現(xiàn)：

standby：

mov ax, 5307H