Linux進程凍結(jié)的方法是什么

Linux休眠前需要先凍結(jié)所有進程，休眠喚醒后再解凍進程，驅(qū)動開發(fā)中的某些問題可能導致凍結(jié)進程失敗。

1 什么是進程凍結(jié)

進程凍結(jié)技術(shù)（freezing of tasks）是指在系統(tǒng)hibernate或者suspend的時候，將用戶進程和部分內(nèi)核線程置于“可控”的暫停狀態(tài)。

2 為什么需要凍結(jié)技術(shù)

假設(shè)沒有凍結(jié)技術(shù)，進程可以在任意可調(diào)度的點暫停，而且直到cpu_down才會暫停并遷移。這會給系統(tǒng)帶來很多問題：

（1）有可能破壞文件系統(tǒng)。在系統(tǒng)創(chuàng)建hibernate image到cpu down之間，如果有進程還在修改文件系統(tǒng)的內(nèi)容，這將會導致系統(tǒng)恢復之后無法完全恢復文件系統(tǒng)；

（2）有可能導致創(chuàng)建hibernation image失敗。創(chuàng)建hibernation image需要足夠的內(nèi)存空間，但是在這期間如果還有進程在申請內(nèi)存，就可能導致創(chuàng)建失?。?/p>

（3）有可能干擾設(shè)備的suspend和resume。在cpu down之前，device suspend期間，如果進程還在訪問設(shè)備，尤其是訪問競爭資源，就有可能引起設(shè)備suspend異常；

（4）有可能導致進程感知系統(tǒng)休眠。系統(tǒng)休眠的理想狀態(tài)是所有任務(wù)對休眠過程無感知，睡醒之后全部自動恢復工作，但是有些進程，比如某個進程需要所有cpu online才能正常工作，如果進程不凍結(jié)，那么在休眠過程中將會工作異常。

3 代碼實現(xiàn)框架

凍結(jié)的對象是內(nèi)核中可以被調(diào)度執(zhí)行的實體，包括用戶進程、內(nèi)核線程和work_queue。用戶進程默認是可以被凍結(jié)的，借用信號處理機制實現(xiàn)；內(nèi)核線程和work_queue默認是不能被凍結(jié)的，少數(shù)內(nèi)核線程和work_queue在創(chuàng)建時指定了freezable標志，這些任務(wù)需要對freeze狀態(tài)進行判斷，當系統(tǒng)進入freezing時，主動暫停運行。

kernel threads可以通過調(diào)用kthread_freezable_should_stop來判斷freezing狀態(tài)，并主動調(diào)用__refrigerator進入凍結(jié)；work_queue通過判斷max_active屬性，如果max_active=0，則不能入隊新的work，所有work延后執(zhí)行。

標記系統(tǒng)freeze狀態(tài)的有三個重要的全局變量：pm_freezing、system_freezing_cnt和pm_nosig_freezing，如果全為0，表示系統(tǒng)未進入凍結(jié)；system_freezing_cnt》0表示系統(tǒng)進入凍結(jié)，pm_freezing=true表示凍結(jié)用戶進程，pm_nosig_freezing=true表示凍結(jié)內(nèi)核線程和workqueue。它們會在freeze_processes和freeze_kernel_threads中置位，在thaw_processes和thaw_kernel_threads中清零。

fake_signal_wake_up函數(shù)巧妙的利用了信號處理機制，只設(shè)置任務(wù)的TIF_SIGPENDING位，但不傳遞任何信號，然后喚醒任務(wù)；這樣任務(wù)在返回用戶態(tài)時會進入信號處理流程，檢查系統(tǒng)的freeze狀態(tài)，并做相應處理。

任務(wù)主動調(diào)用try_to_freeze的代碼如下：

static inline bool try_to_freeze_unsafe（void）

{if （likely（！freezing（current））） //檢查系統(tǒng)是否處于freezing狀態(tài)return false;return __refrigerator（false）; //主動進入凍結(jié)

}

static inline bool freezing（struct task_struct *p）

{if （likely（！atomic_read（&system_freezing_cnt））） //系統(tǒng)總體進入freezingreturn false;return freezing_slow_path（p）;

}

bool freezing_slow_path（struct task_struct *p）

{if （p-》flags & PF_NOFREEZE） //當前進程是否允許凍結(jié)return false;if （pm_nosig_freezing || cgroup_freezing（p）） //系統(tǒng)凍結(jié)kernel threadsreturn true;if （pm_freezing && ?。╬-》flags & PF_KTHREAD）） //系統(tǒng)凍結(jié)用戶進程return true;return false;

}
進入凍結(jié)狀態(tài)直到恢復的主要函數(shù)：bool __refrigerator（bool check_kthr_stop）
{

。..for （;;） {
set_current_state（TASK_UNINTERRUPTIBLE）; //設(shè)置進程為UNINTERRUPTIBLE狀態(tài)
spin_lock_irq（&freezer_lock）;

current-》flags |= PF_FROZEN; //設(shè)置已凍結(jié)狀態(tài)if （！freezing（current） ||

（check_kthr_stop && kthread_should_stop（））） //判斷系統(tǒng)是否還處于凍結(jié)

current-》flags &= ~PF_FROZEN; //如果系統(tǒng)已解凍，則取消凍結(jié)狀態(tài)

spin_unlock_irq（&freezer_lock）;if （?。╟urrent-》flags & PF_FROZEN）） //如果已取消凍結(jié)，跳出循環(huán)，恢復執(zhí)行break;

was_frozen = true;

schedule（）;

}

。..。..

}