linux中ACPI电源管理G状态、S状态、D状态、C状态、P状态
ACPI ⾼级电源管理
ACPI 中定义了 G、D、S、C、P 这 5 个⼤的电⼒状态。
G 状态 Global system state
G 状态表⽰的是⽤户看到的整个系统的电⼒状态。
G0 运⾏模式。向硬件提供电源，软件可以运⾏的状态。
G1 停⽌模式。所谓的待机或休眠状态。
G2 软件为关闭状态，应将消耗若⼲电⼒状态。
G3 系统完全关闭，电源关闭的状态。
S 状态
S0 运⾏模式，与 G0 相同。
S1 到恢复为⽌的延迟时间较少的停⽌模式。 CPU 的上下⽂不会丢失。
S2 丢失 CPU 和系统缓存上下⽂。这些上下⽂需要在系统唤醒时进⾏恢复。在 Linux 中与 S3 相同。
S3 丢失除软件以外的系统上下⽂。这些上下⽂需要在操作系统唤醒时进⾏恢复。
S4 最省电。到恢复为⽌花费时间最多的停⽌模式。停⽌向所有设备提供电源
S5 除了不保存上下⽂以外，其它与 S4 相同。 S5 在恢复时进⾏的处理与普通的操作系统相同。与 G2 含义相同。
D 状态
Device Power State 定义的是各个设备的电⼒状态，设备的状态有如下内容：
耗电量
保存设备内寄存器上下⽂的状态
直到设备驱动程序可使⽤为⽌必须进⾏的操作量
直到设备可使⽤为⽌需要的时间
不同的⼦状态描述如下：
D0 设备可以完全运⾏的状态。所有上下⽂全部有效，最耗电。
D1 对于每个设备的意义不同。⼀般来说，耗电量⽐ D0 少，丢失的上下⽂⽐ D2 更少
D2 对于每个设备类型的意义也不同。⼀般来说，耗电量⽐ D1 更少，丢失的上下⽂⽐ D1 更多。
D3hot 对于每个设备类型的意义不同。D3hot 状态的设备主电源开启，可以从软件访问设备。但上下⽂是否能保留取决于实际安装的设备。D3 设备电源完全断开的状态。设备的上下⽂全部丢失，到恢复为⽌花的时间最长。在 PCI ⽤语中称为 D3cold。PCI 中常常将D3hot 与 D3cold 统称为 D3
C 状态
Processor Power State 是 G0 中 CPU 空闲时进⾏的省电模式。
C0 运⾏中的状态。通常的运⾏模式。
C1 CPU 停⽌状态。使⽤ hlt 命令停⽌ CPU 的时钟，到恢复为⽌⼏乎没有延迟时间，软件不需进⾏特殊处理。
C2 总线的时钟也停⽌。恢复所花费的最长延时时间传递给 ACPI 的固件，操作系统基于这个延时时间判断使⽤ C1 还是 C2。
C3 将花费时间最长的延迟传递给 ACPI 固件，操作系统使⽤这个延迟时间判断使⽤ C2 还是 C3。操作系统需要考虑缓存的同步。
使⽤ C 状态时要注意，C 状态的程度越深，恢复到 C0 状态所需的时间越长。
P 状态
全称为 Device and Processor Performance State
P 状态是以控制电量消耗来降低设备或 CPU 的性能，对 D0 状态的设备、C0 状态的 CPU 进⾏了更细致的划分。
P0 通常的模式。以最⾼性能、最⼤耗电量运⾏。
P1 运⾏在低于最⾼性能、最⼤耗电量的模式 Pn n 的值越⼤，性能和耗电量越低。
ACPI 的结构
1. ACPI 系统描述表
2. ACPI 寄存器
3. ACPI BIOS
ACPI 描述表在 ACPI 的接⼝中是核⼼的组件，提供 ACPI 寄存器等信息。ACPI BIOS 可以 提供 ACPI 系统描述表以及启动、停⽌、唤醒等功能。
两个编程模型
ACPI 的硬件模型有下⾯两种：
固定硬件编程模型
使⽤ ACPI 中定义的寄存器来访问 ACPI 的功能。
通⽤硬件编程模型
各⼚商可以使⽤ ACPI Machine Language 将硬件固有的处理安装到 BIOS 中。操作系统可以通过分析 BIOS 提供的 AML 代码，来理解就餐器的地址和访问⽅法等。
AML 是⼆进制码，通过编译 ACPI Source language 来⽣成。操作系统分析 AML 将 AML中 所写的内容按照解释器来执⾏。
ACPI 系统描述表
可以通过 pmtools 与 iasl 相关的命令来查看。执⾏如下命令安装这两个程序：
sudo apt-get install pmtools sudo apt-get install iasl
运⾏⽰例如下：
root@debian:~# acpidump -b -o dsdt.dat
root@debian:~# ls apic.dat boot.dat dsdt.dat facp.dat facs.dat hpet.dat mcfg.dat srat.dat waet.dat
root@debian:~# ls apic.dat boot.dat dsdt.dat facp.dat facs.dat hpet.dat mcfg.dat srat.dat waet.dat root@debian:~# root@debian:~# iasl -d dsdt.dat
Intel ACPI Component Architecture
ASL+ Optimizing Compiler/Disassembler version 20181213
Copyright (c) 2000 - 2018 Intel Corporation
Input file dsdt.dat, Length 0x1368A (79498) bytes
ACPI: DSDT 0x0000000000000000 01368A (v01 PTLTD  Custom  06040000 MSFT 03000001)
Pass 1 parse of [DSDT]
Pass 2 parse of [DSDT]
Parsing Deferred Opcodes (Methods/Buffers/Packages/Regions)
Parsing completed
Disassembly completed
ASL Output:    dsdt.dsl - 729339 bytes
root@debian:~# head -n 30 dsdt.dsl
/*
* Intel ACPI Component Architecture
* AML/ASL+ Disassembler version 20181213 (64-bit version)
* Copyright (c) 2000 - 2018 Intel Corporation
*
* Disassembling to symbolic ASL+ operators
*
* Disassembly of dsdt.dat, Mon Aug 10 12:43:44 2020
*
* Original Table Header:
*    Signature        "DSDT"
*    Length          0x0001368A (79498)
*    Revision        0x01 **** 32-bit table (V1), no 64-bit math support
*    Checksum        0x63
*    OEM ID          "PTLTD "
*    OEM Table ID    "Custom  "
*    OEM Revision    0x06040000 (100925440)
*    Compiler ID      "MSFT"
*    Compiler Version 0x03000001 (50331649)
*/
DefinitionBlock ("", "DSDT", 1, "PTLTD ", "Custom  ", 0x06040000)
{
External (_SB_.L1M0.L0MX, IntObj)
External (_SB_.L1M1.L0MX, IntObj)
External (_SB_.L1M2.L0MX, IntObj)
External (_SB_.L1M3.L0MX, IntObj)
External (_SB_.L1M4.L0MX, IntObj)
External (_SB_.L1M5.L0MX, IntObj)
External (_SB_.L1M6.L0MX, IntObj)
External (_SB_.L1M7.L0MX, IntObj)
使⽤ ACPI 的 S 状态
查看⽀持的 S 状态：
root@debian:~# cat /sys/power/state
freeze standby mem disk
standby S1 mem S3 disk S4
切换状态：
echo"状态字符串"> /sys/power/state
执⾏⽰例：
root@debian:~# echo "mem" > /sys/power/state
按下电源键就可以恢复。
S3 状态的结构
使⽤ S3 状态时，不同系统的反应不同，⼤致操作如下：
停⽌进程
停⽌设备运⾏
将唤醒时的开始地址作为 Wakeup vector 登录到 BIOS
停⽌ BSP (Boot Strap Processor) 以外的 CPU 运⾏
停⽌系统设备运⾏
保存内核和 CPU 的状态
将获取到的 ACPI 的 _S3 对象得到的值写⼊ FADT 的 PM1 寄存器，进⼊待机模式。
系统恢复时，从登录到 wakeup vector 的地址启动，按下列⽅式恢复到待机前的状态
启⽤ ACPI
恢复系统设备
启⽤ CPU
linux下的sleep函数清除 wakeup vector
恢复停⽌的设备
恢复进程
S4 状态的使⽤⽅法
linux 中 S4 称为 swap 待机，有内核的 S4 处理通过将内存上的所有数据保存在交换区磁盘来停⽌电源，恢复时由 bootloader 启动内核，在内核初始化时，把之前保存到交换区磁盘的数据读⼊内存来快速回复到原来的状态。
使⽤⽅法如下：
echo"platform"> /sys/power/disk
echo"disk"> /sys/power/state
休眠要使⽤交换区磁盘，⼀般需要准备内存的 1.5 ~ 2 倍的磁盘容量。这应该就是 swap 要设置为 2 倍内存⼤⼩的原因。
在我的系统中，默认保存在交换区磁盘的内存⼤⼩如下：
longyu@debian:~$ cat /sys/power/image_size 814505984
执⾏如下命令来取消限制。
echo"0"> /sys/power/image_size
执⾏⼀次休眠后按电源键重新启动系统后查看 dmesg 信息，有如下相关信息：
[  759.283304] PM: hibernation entry
[  759.285989] PM: Syncing filesystems ...
[  759.289551] PM: done.
[  759.289552] Freezing user space processes ... (elapsed 0.001 seconds) done.
[  759.291357] OOM killer disabled.
[  759.291465] PM: Marking nosave pages: [mem 0x00000000-0x00000fff]
[  759.291466] PM: Marking nosave pages: [mem 0x0009e000-0x000fffff]
[  759.291467] PM: Marking nosave pages: [mem 0x7fee0000-0x7fefffff]
[  759.291468] PM: Basic memory bitmaps created
[  759.291505] PM: Preallocating done (allocated 95921 pages)
[  759.339329] PM: Allocated 383684 kbytes in 0.04 seconds (9592.10 MB/s)
[  759.339330] Freezing remaining freezable tasks ... (elapsed 0.002 seconds) done.
[  759.342363] Suspending console(s) (use no_console_suspend to debug)
[  759.342363] Suspending console(s) (use no_console_suspend to debug)
[  759.343092] serial 00:05: disabled
[  759.376353] mptbase: ioc0: pci-suspend: pdev=0x0000000010a726cd, slot=0000:00:10.0, Entering operating state [D0]
[  759.457082] ACPI: Preparing to enter system sleep state S4
[  759.457366] PM: Saving platform NVS memory
[  759.457368] Disabling non-boot CPUs ...
[  759.494741] smpboot: CPU 1 is now offline
[  759.522630] smpboot: CPU 2 is now offline
[  759.550458] smpboot: CPU 3 is now offline
[  759.583388] smpboot: CPU 4 is now offline
[  759.606987] smpboot: CPU 5 is now offline
[  759.625346] smpboot: CPU 6 is now offline
[  759.653837] smpboot: CPU 7 is now offline
[  759.655801] PM: Creating hibernation image:
[  759.682494] PM: Need to copy 90196 pages
[  759.682497] PM: Normal pages needed: 90196 + 1024, available pages: 433921
[184********.256268] PM: Restoring platform NVS memory
[184********.257563] Enabling non-boot CPUs ...
[184********.257640] x86: Booting SMP configuration:
[184********.257640] smpboot: Booting Node 0 Processor 1 APIC 0x1
[184********.258291] Disabled fast string operations
[184********.258509]  cache: parent cpu1 should not be sleeping
[184********.258972] CPU1 is up
[184********.258998] smpboot: Booting Node 0 Processor 2 APIC 0x2
[184********.259670] Disabled fast string operations
[184********.259845]  cache: parent cpu2 should not be sleeping
[184********.260236] CPU2 is up
[184********.260272] smpboot: Booting Node 0 Processor 3 APIC 0x3
[184********.260877] Disabled fast string operations
[184********.261022]  cache: parent cpu3 should not be sleeping
[184********.261423] CPU3 is up
[184********.261443] smpboot: Booting Node 0 Processor 4 APIC 0x4
[184********.262117] Disabled fast string operations
[184********.262547]  cache: parent cpu4 should not be sleeping
[184********.263934] CPU4 is up
[184********.263991] smpboot: Booting Node 0 Processor 5 APIC 0x5
[184********.264913] Disabled fast string operations
[184********.265184]  cache: parent cpu5 should not be sleeping
[184********.265796] CPU5 is up
[184********.265821] smpboot: Booting Node 0 Processor 6 APIC 0x6
[184********.266459] Disabled fast string operations
[184********.266673]  cache: parent cpu6 should not be sleeping
[184********.267193] CPU6 is up
[184********.267219] smpboot: Booting Node 0 Processor 7 APIC 0x7
[184********.267894] Disabled fast string operations
[184********.268043]  cache: parent cpu7 should not be sleeping
[184********.268521] CPU7 is up
[184********.269975] ACPI: Waking up from system sleep state S4
[184********.325536] mptbase: ioc0: pci-resume: pdev=0x0000000010a726cd, slot=0000:00:10.0, Previous operating state [D0] [184********.325631] mptbase: ioc0: pci-resume: ioc-state=0x1,doorbell=0x14000000
[184********.325631] mptbase: ioc0: Sending mpt_do_ioc_recovery
[184********.325632] mptbase: ioc0: Initiating bringup
[184********.325634] [drm] width 640
[184********.325639] [drm] height 480
[184********.325643] [drm] bpp 32
[184********.327033] [drm] Fifo max 0x00040000 min 0x00001000 cap 0x0000077f
[184********.327785] [drm] Using command buffers with DMA pool.
[184********.328515] usb usb2: root hub lost power or was reset
[184********.330434] serial 00:05: activated
[184********.331200] usb usb1: root hub lost power or was reset
[184********.331518] ehci-pci 0000:02:03.0: cache line size of 64 is not supported
[184********.389402] e1000: ens38 NIC Link is Up 1000 Mbps Full Duplex, Flow Control: None
[184********.423015] ioc0: LSI53C1030 B0: Capabilities={Initiator}
[184********.662087] mptbase: ioc0: pci-resume: success
[184********.696571] usb 2-2: reset full-speed USB device number 3 using uhci_hcd
[    0.267194] usb 2-1: reset full-speed USB device number 2 using uhci_hcd

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