Linux電源管理(2)_Generic PM之基本概念和軟體架構
1. 前言
這裡的Generic PM，是蝸蝸自己起的名字，指Linux系統中那些常規的電源管理手段，包括關機（Power off）、待機（Standby or Hibernate）、重啟（Reboot）等。這些手段是在嵌入式Linux普及之前的PC或者伺服器時代使用的。在那個電腦科學的蠻荒時代，人類在摩爾定律的刺激下，孜孜追求的是計算機的計算能力、處理效能，因此並不特別關心Power消耗。
在這種背景下發展出來的Linux電源管理機制，都是粗放的、靜態的、被動的，具體請參考下面的介紹。
2. Generic PM在Linux作業系統中的表現形式
Linux作業系統中，和Generic PM有關的操作如下面圖片：
該圖片擷取自蝸蝸使用的“Linux ubuntu 2.6.32-38”系統，共有3部分組成：
第1部分是系統關機、重啟等操作的介面，共包含Hibernate、Restart、Shutdown三個操作選項；
2、3部分是“電源管理屬性”設定，所謂的電源管理屬性，可以配置系統在不同供電模式下（如AC Power、Battery等，由於蝸蝸的機器是PC機，因此就沒有電池供電的選項），處於Inactive狀態多久後，系統關閉Display，或者進入Sleep狀態。
本文將會圍繞上面提到的各個名詞，講述它們的意義、在核心中的實現方式。開始之前，先解釋一下這些詞彙的意義。
Shutdown，很好理解，就是關機的意思。同時意味著不再使用計算機。
Restart，也很好理解，就是重啟系統的意思。重啟的過程，不再使用計算機。
Hibernate，可翻譯為冬眠。
聽到“冬眠”這個詞，您是否眼前一亮？蝸蝸在“Linux電源管理(1)_整體架構”中解釋電源管理的概念的時候，提到過，動物冬眠就是大自然所設計的電源管理方式的一種。在動物界，冬眠是指動物們（通常針對溫血動物）通過降低體溫的方式而進入的類似昏睡的生理狀態，在這種狀態下，需要消耗的能量較少，從而可以達到省電（能量）的目的。
而在計算機界，設計師們也借用了“冬眠”的概念，在不需要使用計算機時
，將它當前的所有現場（執行的程式、顯示器顯示的影象、正在播放的聲音等）儲存到一些斷電不會丟失的儲存器中（如硬碟中），然後將計算機關閉。重新開啟後，系統會從儲存器中將關閉前的現場讀取出來並恢復，此時從使用者的角度看，計算機就像沒有關閉過一樣。如果把計算機界的“冬眠”搬到動物界，會是這樣的場景：一隻恐龍，邁著八字步，吃著香蕉，晃晃悠悠的走在樹林中。然後，無聊的孫猴子來了，喊了一聲“定！”，恐龍就定在那裡了。再然後，一萬年過去了，無聊的孫猴子又來了，喊了一聲“動！”，恐龍繼續邁著八字步，吃著香蕉，就像什麼事情都沒有發生一樣。
Sleep，睡眠。這個詞也是從生物界學來的。想象一下“睡眠”和“冬眠”的區別？“睡眠”睡的輕，隨時都可以醒來。在計算機中，Hibernate需要把現場儲存到斷電不丟失的儲存器中，並在醒來的時候讀回來，這些可能需要較長的時間（因為斷電不丟失儲存器的訪問速度都比較慢）。如果想快點，就把現場儲存在記憶體中就可以了，這就是Sleep。不過這是要付出代價的，記憶體要保持供電，這就要消耗能量，魚與熊掌不可兼得啊！
Auto Sleep，檢視上面圖片第3個部分，可以設定系統“處於Inactive狀態多久後，自動進入Sleep狀態”。比如我正在寫這篇文章，然後被老婆喊去跪搓衣板了，一跪兩個小時。這兩個小時內，計算機不再被使用，如果不進入Sleep狀態，將會消耗很多能量。為了避免這無謂的消耗，可以讓系統在符合條件時（如20分鐘不使用），自動睡下去。
Auto put display to Sleep，原理類似，只是操作的物件是Display（顯示器等）。
注：
不知讀者有沒有注意到，蝸蝸在解釋上面的詞彙時，一直在用紅色字型強調“計算機不再使用”。這就是Generic PM和Runtime PM的本質區別，即，在使用者的主觀意願上，是否需要暫停使用計算機（哪怕短短的一段時間）。
這也是Generic PM在傳統的計算機作業系統中被廣泛使用的原因，因為那個時候對計算機的使用大多是主動方式。而對當前的移動互聯來說，就非常不合時宜了，因為人們需要移動裝置實時線上、實時接收被動事件（如來電），也就不可能主觀地暫停使用（哪怕短短的一段時間）。這種最終需求的差異，會導致在軟體設計上有很大的差別，正因為如此，Runtime PM的出現和儘快成熟，才顯得格外重要。
3. Generic PM的軟體架構
在介紹完Generic PM的基本概念後，我們來看一下它在Linux核心中的整體實現，並抽象出簡單的軟體架構，以便再後續的文章中，對Generic PM的主要組成部分進行更為細緻的分析。具體如下：
根據上面的描述可知，Generic PM主要處理關機、重啟、冬眠（Hibernate）、睡眠（Sleep，在Kernel中也稱作Suspend）。在核心中，大致可以分為三個軟體層次：
API Layer，用於向用戶空間提供介面，其中關機和重啟的介面形式是系統呼叫（在新的核心中，關機介面還有一種新方式，具體講到的時候再說），Hibernate和Suspend的介面形式是sysfs。
PM Core，位於kernel/power/目錄下，主要處理和硬體無關的核心邏輯。
PM Driver，分為兩個部分，一是體系結構無關的Driver，提供Driver框架（Framework）。另一部分是具體的體系結構相關的Driver，這也是電源管理驅動開發需要涉及到的內容（圖中紅色邊框的模組）。
另外，電源管理是一個系統級的模組，因而會涉及到裝置模型、程序管理等等方方面面的內容，我們可以在後續具體的分析過程中，細細品味。