[qemu][acpi]从虚拟化看ACPI
前言： windows7中电源操作的“睡眠”和“休眠”的差别是什么？ virsh命令查看到的虚拟机的pmsuspend状态是什么状态？ ACPI又是什么鬼？ 百度百度的ACPI词条：高级配置与电源接口（Advanced Configuration and Power Interface），简称ACPI，1997年由Intel、Microsoft、Toshiba 所共同制定提供操作系统应用程序管理所有电源管理接口。 对于软件工程师，很容易知道ACPI能做什么，但是很难想象ACPI到底什么。 正常的思路上，应该先了解具体的设备，硬件的构成，再看对应的软件如何使用，能完成什么功能。 然而，以作者自己为例，看到硬件的电路图，简直头晕。那么，换个思路，本文从ACPI设备的虚拟化出发，看软件如何虚拟化出来的ACPI设备，从代码上分析ACPI。 分析： 1，PCI device 在kvm虚拟机中执行lspci， 可见，ACPI本质来说，是一个pci设备，在i440fx上，接在了PCI 00:01.3上（即bus0，device1，function3）.
在虚拟机中继续执行cat /proc/ioports，
那么，CPU可以使用io指令访问对应的地址，就可以控制ACPI设备了。 2，piix4 acpi 在qemu2.8/hw/acpi/piix4.c中，实现了acpi设备的虚拟化：
代码的上半段，是acpi的pci配置空间的设置。看白色背景的代码，可见，acpi主要实现了： a，acpi的timer。 b，acpi的event通知。 c，acpi的控制。 d，acpi的gpe。 3，acpi timer 在qemu2.8/hw/acpi/core.c中，实现了acpi timer的主要逻辑：
从上面的逻辑中来看，acpi timer是一个可以被guest控制开关的的timer（判断条件中的regs->pm1.evt.en & ACPI_BITMASK_TIMER_ENABLE），它的主要工作就是qemu中启动一个timer，周期性的注入中断（qemu_set_irq），这里再一次说明了timer就是一个周期性产生irq的设备。 4，acpi cnt 在qemu2.8/hw/acpi/core.c中，实现了acpi pm1 cnt的主要逻辑：
写pm1 cnt设备的时候，设备检查写下来的寄存器，对应上文的switch case语句，会根据不同的值来决定具体的行为： a，关机。如果guest触发了qemu_system_shutdown_request，那么qemu会先给qemu monitor发送SHUTDOWN消息，然后停掉虚拟机，qemu进程关闭。qemu进程的关闭，意味着虚拟机关机。 b，如果guest触发了qemu_system_suspend_request，那么qemu先向qemu monitor发出SUSPEND消息，再暂停虚拟机的所有vCPU。对于虚拟机来说，所有的cpu都不工作了。但是内存数据还是在的。那么恢复的时候，只需要重新启动cpu就行，在不重新初始化内存的情况下，就可以恢复到之前的状态。
c，如果guest选择了s4 request，那么qemu先向qemu monitor发出SUSPEND_DISK消息，然后停掉虚拟机。 5，acpi sleep 再回头来看，ACPI 睡眠状态的业界规范： 睡眠状态一共有5个不同的状态，分别为S1-S5，其中S1-S4对应的是G1状态，S5对应的为G2状态。 S1状态 ·唤醒时间短，所有的内容都会被保存。 ·CPU的输入时钟关闭。 ·系统内存进入自我更新的状态。 ·关闭所有的系统时钟，只有RTC继续保持工作。 S2状态 ·与S1状态相似——但系统内存会丢失。 ·在S2中，CPU和缓存被关闭。 ·S2状态中的唤醒延迟比S1长，但更省电。 S3状态（这就是我们熟悉的STR：Suspend to RAM） ·除了RAM，CPU、缓存、芯片组、外设均被关闭。 ·需要调用内存的设备仍然运行。 ·RAM转入低功耗、自我更新模式。 S4状态（STD：Suspend to Disk） ·包括RAM在内的所有部件均被关闭。 ·只保留平台设置，其他部分设置被保存在硬盘的特殊位置中。 ·成功切换至S4平台后，系统会关闭。 ·因为几乎所有的程序和配置都已经停止运行，因此功耗<3W。 ·唤醒计算机时需要再次进入“BIOS Boot Sequence”。 ·不需重启系统，计算机会继续执行。 S5状态（soft off） ·操作系统不去保留任何内容。 结合上文qemu对于acpi的实现，qemu通过qemu_system_suspend_request实现了S3状态。其中s4状态，需要操作系统把内存等信息保存在磁盘中，然后请求qemu关闭虚拟机。 回到前文中的问题，windows7的睡眠，对应的是S3状态，virsh命令看到的pmsuspend也是这种状态；休眠则是s4状态，如果是笔记本，下一次开机的时候，会发现直接启动windows的logo后直接打开了上次打开的程序。 题外话，大约三四年前，作者在半导体公司工作，那时候，智能电视普遍使用Android4以上了，一般启动都要半分钟以上，为了提升体验，就做了STR（S3），在RAM不断电，其他IP断电的情况下，功耗可以控制的比较低，TV从待机到启动，只用不到5s。不过因为TV芯片的内置IP很多，从断电到上电的状态恢复上，总是有很多细节需要控制不足，导致bug一直都没完没了，也不知道现在的TV的STR做怎么样了。