Android系統(tǒng)電源管理及省電機(jī)制
移動設(shè)備因?yàn)槠溆邢薜碾姵乩咳牵‰娂记沙蔀锳ndroid開發(fā)者的一項(xiàng)必備知識报账。本文不探討怎樣從應(yīng)用層面省電，因?yàn)檫@些內(nèi)容已經(jīng)有很成熟的總結(jié)焕数。本文擬介紹Android系統(tǒng)的電源管理機(jī)制盗扒。因?yàn)楣P者對于Linux的淺薄知識跪楞，如有錯漏，請不吝指出侣灶。
一甸祭、常見電源管理機(jī)制(休眠)
在x86機(jī)器中，存在兩種電源管理方法:
- APM(Advanced Power Management,高級電源管理)
- ACPI(Advanced Configuration and Power Interface ,高級配置和電源接口)
這兩個標(biāo)準(zhǔn)不能同時允許在Linux上面褥影，默認(rèn)情況下池户，Linux運(yùn)行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
APM基本已經(jīng)淘汰
ACPI主要執(zhí)行者是操作系統(tǒng)煞檩，可以單獨(dú)控制外設(shè)处嫌。
ACPI主要分成6種狀態(tài)，分別是S0到S5斟湃，它們代表的含義分別是：
S0：實(shí)際上這就是我們平常的工作狀態(tài)熏迹，所有設(shè)備全開，功耗一般會超過80W凝赛；
S1：也稱為POS（Power on Suspend）注暗，這時除了通過CPU時鐘控制器將CPU關(guān)閉之外，其他的部件仍然正常工作墓猎，這時的功耗一般在30W以下捆昏；（其實(shí)有些CPU降溫軟件就是利用這種工作原理）
S2：這時CPU處于停止運(yùn)作狀態(tài)，總線時鐘也被關(guān)閉毙沾，但其余的設(shè)備仍然運(yùn)轉(zhuǎn)骗卜；
S3：這就是我們熟悉的STR（Suspend to RAM），這時的功耗不超過10W左胞；
S4：也稱為STD（Suspend to Disk）寇仓，這時系統(tǒng)主電源關(guān)閉，硬盤存儲S4前數(shù)據(jù)信息烤宙，所以S4是比S3更省電狀態(tài).
S5:這種狀態(tài)是最干脆的遍烦，就是連電源在內(nèi)的所有設(shè)備全部關(guān)閉，即關(guān)機(jī)（shutdown）躺枕，功耗為0服猪。
ACPI的省電主要就是依靠 S3,S4,S5狀態(tài)。
二拐云、Android系統(tǒng)的休眠機(jī)制
Android系統(tǒng)是基于Linux的罢猪，但是其因?yàn)橐苿釉O(shè)備的獨(dú)特性又有所不同，Android在kernel中支持的休眠模式有S0,S1,S3,S4叉瘩，但是這個是需要硬件配合來實(shí)現(xiàn)的坡脐，標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)Android系統(tǒng)，只支持S0,S3房揭。
即休眠狀態(tài)實(shí)質(zhì)上就是掛起到內(nèi)存。
1. 兩個處理器芯片
Android手機(jī)有兩個處理器：
- Application Processor（AP）：AP是ARM架構(gòu)的處理器晌端，用于運(yùn)行Linux+Android系統(tǒng)捅暴；
- Baseband Processor（BP）：BP用于運(yùn)行實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS），通訊協(xié)議棧運(yùn)行于BP的RTOS之上咧纠。
在休眠狀態(tài)下蓬痒，BP仍舊會收取數(shù)據(jù)，如有必要會喚醒AP漆羔。
2. Android的休眠流程
Android 在Linux的基礎(chǔ)上引進(jìn)了新的狀態(tài)：預(yù)掛起(earlysuspend)梧奢，同時引進(jìn)了喚醒鎖機(jī)制狱掂。
其流程如下：
（1）一段時間內(nèi)無活動，系統(tǒng)發(fā)起掛起檢查亲轨。
（2）進(jìn)入earlysuspend狀態(tài)(關(guān)閉屏幕趋惨、背光、重力感應(yīng))
（3）檢查wake lock是否全部釋放惦蚊。
（4）如果全部釋放器虾，凍結(jié)進(jìn)程掛起外設(shè)。
（5）進(jìn)入深度睡眠蹦锋，等待外終端喚醒兆沙。
注：Android4.4以后和Linux保持統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了AutoSleep機(jī)制莉掂，本質(zhì)區(qū)別不大葛圃，算是Linux和Android的一種相互妥協(xié)。
3. 頗有爭議的Opportunistic suspend
Android的休眠機(jī)制簡單粗暴憎妙，主要遵守兩條原則：
- 系統(tǒng)沒有事情的時候就睡库正。
- 不管三七二十一，休眠的時候休眠所有外設(shè)尚氛。
這種機(jī)制Linux社區(qū)是飽受爭議的诀诊，主要有以下幾項(xiàng)質(zhì)疑：
- 系統(tǒng)沒有事情做事很不好判斷的，可能會頻繁的觸發(fā)休眠流程阅嘶。
- 只有一個設(shè)備在做事的時候属瓣，其他設(shè)備也得陪著工作嗎？
注：Linux社區(qū)是有一套“多樣的系統(tǒng)組件單獨(dú)控制”的電源管理方案（如Linux kernel的Dynamic PM）
4. 在休眠狀態(tài)下保持被喚醒的機(jī)會：AlarmManager
AlarmManager 是Android 系統(tǒng)封裝的用于管理 RTC 的模塊讯柔，RTC (Real Time Clock) 是一個獨(dú)立的硬件時鐘抡蛙，可以在 CPU 休眠時正常運(yùn)行，在預(yù)設(shè)的時間到達(dá)時魂迄，通過中斷喚醒 CPU粗截。
（注：用Timer保持消息推送長連接是非常2B的）
三、Android在省電機(jī)制上做的努力
1. 傳感器批處理(Sensor batching)
Android 4.4 為了省電引入了一項(xiàng)新的技術(shù)： Sensor batching捣炬。這不是一項(xiàng)獨(dú)特的技術(shù)熊昌，實(shí)際上很多其他OS也引入了該項(xiàng)技術(shù)，它是什么意思呢湿酸？
該項(xiàng)技術(shù)允許設(shè)備積累一段時間的數(shù)據(jù)婿屹，而后一次性“上報”，引入這種技術(shù)后推溃，設(shè)備不必頻繁的喚醒CPU昂利，從而節(jié)省了電量。
2. JobScheduler
為了更有效率的利用電池，Android 5.0 引入了 JobScheduler API蜂奸。 應(yīng)用可以將一些實(shí)時性不強(qiáng)的任務(wù)(如)采用JobScheduler來做犁苏，Android系統(tǒng)會根據(jù)系統(tǒng)情況在合適的時機(jī)進(jìn)行調(diào)度執(zhí)行。
3. Doze機(jī)制
隨著時間流逝扩所，Google漸漸意識到围详，無良的開發(fā)者是不可靠的，依靠他們遵守可有可無的“規(guī)范”是不可能的碌奉。
于是Google在Android 6.0 引入了一種新的省電機(jī)制短曾，即Doze機(jī)制，中文可以翻譯成“對齊喚醒機(jī)制”赐劣。
當(dāng)設(shè)備處于未充電狀態(tài)嫉拐、屏幕熄滅一段時間后就會進(jìn)入Doze狀態(tài)。在這種狀態(tài)下魁兼，Android系統(tǒng)會限制使用訪問網(wǎng)絡(luò)和CPU婉徘。
每過一段時間，Android系統(tǒng)會退出Doze狀態(tài)咐汞，讓應(yīng)用執(zhí)行之前被延遲的活動盖呼。在這個執(zhí)行窗口，Android系統(tǒng)會執(zhí)行所有的異步操作化撕，時鐘(Alarm),同時允許APP訪問網(wǎng)絡(luò)几晤。
在執(zhí)行窗口的末期，Android系統(tǒng)又把所有的時鐘植阴、網(wǎng)絡(luò)請求蟹瘾、異步任務(wù)給掛起。再次進(jìn)入Doze狀態(tài)掠手。
隨著時間進(jìn)行憾朴，Doze的狀態(tài)時間會逐漸延長。
Doze機(jī)制是一種“在集中時間段處理事情”的省電思想喷鸽。
注：因?yàn)镈oze狀態(tài)众雷，AlarmManager也不是那么“準(zhǔn)時了”。
