Documentation/power/runtime_pm.txt

   1 Runtime Power Management Framework for I/O Devices
   2
   3 (C) 2009-2011 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>, Novell Inc.
   4 (C) 2010 Alan Stern <stern@rowland.harvard.edu>
   5 (C) 2014 Intel Corp., Rafael J. Wysocki <rafael.j.wysocki@intel.com>
   6
   7 1. Introduction
   8
   9 Support for runtime power management (runtime PM) of I/O devices is provided
  10 at the power management core (PM core) level by means of:
  11
  12 * The power management workqueue pm_wq in which bus types and device drivers can
  13   put their PM-related work items.  It is strongly recommended that pm_wq be
  14   used for queuing all work items related to runtime PM, because this allows
  15   them to be synchronized with system-wide power transitions (suspend to RAM,
  16   hibernation and resume from system sleep states).  pm_wq is declared in
  17   include/linux/pm_runtime.h and defined in kernel/power/main.c.
  18
  19 * A number of runtime PM fields in the 'power' member of 'struct device' (which
  20   is of the type 'struct dev_pm_info', defined in include/linux/pm.h) that can
  21   be used for synchronizing runtime PM operations with one another.
  22
  23 * Three device runtime PM callbacks in 'struct dev_pm_ops' (defined in
  24   include/linux/pm.h).
  25
  26 * A set of helper functions defined in drivers/base/power/runtime.c that can be
  27   used for carrying out runtime PM operations in such a way that the
  28   synchronization between them is taken care of by the PM core.  Bus types and
  29   device drivers are encouraged to use these functions.
  30
  31 The runtime PM callbacks present in 'struct dev_pm_ops', the device runtime PM
  32 fields of 'struct dev_pm_info' and the core helper functions provided for
  33 runtime PM are described below.
  34
  35 2. Device Runtime PM Callbacks
  36
  37 There are three device runtime PM callbacks defined in 'struct dev_pm_ops':
  38
  39 struct dev_pm_ops {
  40         ...
  41         int (*runtime_suspend)(struct device *dev);
  42         int (*runtime_resume)(struct device *dev);
  43         int (*runtime_idle)(struct device *dev);
  44         ...
  45 };
  46
  47 The ->runtime_suspend(), ->runtime_resume() and ->runtime_idle() callbacks
  48 are executed by the PM core for the device's subsystem that may be either of
  49 the following:
  50
  51   1. PM domain of the device, if the device's PM domain object, dev->pm_domain,
  52      is present.
  53
  54   2. Device type of the device, if both dev->type and dev->type->pm are present.
  55
  56   3. Device class of the device, if both dev->class and dev->class->pm are
  57      present.
  58
  59   4. Bus type of the device, if both dev->bus and dev->bus->pm are present.
  60
  61 If the subsystem chosen by applying the above rules doesn't provide the relevant
  62 callback, the PM core will invoke the corresponding driver callback stored in
  63 dev->driver->pm directly (if present).
  64
  65 The PM core always checks which callback to use in the order given above, so the
  66 priority order of callbacks from high to low is: PM domain, device type, class
  67 and bus type.  Moreover, the high-priority one will always take precedence over
  68 a low-priority one.  The PM domain, bus type, device type and class callbacks
  69 are referred to as subsystem-level callbacks in what follows.
  70
  71 By default, the callbacks are always invoked in process context with interrupts
  72 enabled.  However, the pm_runtime_irq_safe() helper function can be used to tell
  73 the PM core that it is safe to run the ->runtime_suspend(), ->runtime_resume()
  74 and ->runtime_idle() callbacks for the given device in atomic context with
  75 interrupts disabled.  This implies that the callback routines in question must
  76 not block or sleep, but it also means that the synchronous helper functions
  77 listed at the end of Section 4 may be used for that device within an interrupt
  78 handler or generally in an atomic context.
  79
  80 The subsystem-level suspend callback, if present, is _entirely_ _responsible_
  81 for handling the suspend of the device as appropriate, which may, but need not
  82 include executing the device driver's own ->runtime_suspend() callback (from the
  83 PM core's point of view it is not necessary to implement a ->runtime_suspend()
  84 callback in a device driver as long as the subsystem-level suspend callback
  85 knows what to do to handle the device).
  86
  87   * Once the subsystem-level suspend callback (or the driver suspend callback,
  88     if invoked directly) has completed successfully for the given device, the PM
  89     core regards the device as suspended, which need not mean that it has been
  90     put into a low power state.  It is supposed to mean, however, that the
  91     device will not process data and will not communicate with the CPU(s) and
  92     RAM until the appropriate resume callback is executed for it.  The runtime
  93     PM status of a device after successful execution of the suspend callback is
  94     'suspended'.
  95
  96   * If the suspend callback returns -EBUSY or -EAGAIN, the device's runtime PM
  97     status remains 'active', which means that the device _must_ be fully
  98     operational afterwards.
  99
 100   * If the suspend callback returns an error code different from -EBUSY and
 101     -EAGAIN, the PM core regards this as a fatal error and will refuse to run
 102     the helper functions described in Section 4 for the device until its status
 103     is directly set to  either'active', or 'suspended' (the PM core provides
 104     special helper functions for this purpose).
 105
 106 In particular, if the driver requires remote wakeup capability (i.e. hardware
 107 mechanism allowing the device to request a change of its power state, such as
 108 PCI PME) for proper functioning and device_run_wake() returns 'false' for the
 109 device, then ->runtime_suspend() should return -EBUSY.  On the other hand, if
 110 device_run_wake() returns 'true' for the device and the device is put into a
 111 low-power state during the execution of the suspend callback, it is expected
 112 that remote wakeup will be enabled for the device.  Generally, remote wakeup
 113 should be enabled for all input devices put into low-power states at run time.
 114
 115 The subsystem-level resume callback, if present, is _entirely_ _responsible_ for
 116 handling the resume of the device as appropriate, which may, but need not
 117 include executing the device driver's own ->runtime_resume() callback (from the
 118 PM core's point of view it is not necessary to implement a ->runtime_resume()
 119 callback in a device driver as long as the subsystem-level resume callback knows
 120 what to do to handle the device).
 121
 122   * Once the subsystem-level resume callback (or the driver resume callback, if
 123     invoked directly) has completed successfully, the PM core regards the device
 124     as fully operational, which means that the device _must_ be able to complete
 125     I/O operations as needed.  The runtime PM status of the device is then
 126     'active'.
 127
 128   * If the resume callback returns an error code, the PM core regards this as a
 129     fatal error and will refuse to run the helper functions described in Section
 130     4 for the device, until its status is directly set to either 'active', or
 131     'suspended' (by means of special helper functions provided by the PM core
 132     for this purpose).
 133
 134 The idle callback (a subsystem-level one, if present, or the driver one) is
 135 executed by the PM core whenever the device appears to be idle, which is
 136 indicated to the PM core by two counters, the device's usage counter and the
 137 counter of 'active' children of the device.
 138
 139   * If any of these counters is decreased using a helper function provided by
 140     the PM core and it turns out to be equal to zero, the other counter is
 141     checked.  If that counter also is equal to zero, the PM core executes the
 142     idle callback with the device as its argument.
 143
 144 The action performed by the idle callback is totally dependent on the subsystem
 145 (or driver) in question, but the expected and recommended action is to check
 146 if the device can be suspended (i.e. if all of the conditions necessary for
 147 suspending the device are satisfied) and to queue up a suspend request for the
 148 device in that case.  If there is no idle callback, or if the callback returns
 149 0, then the PM core will attempt to carry out a runtime suspend of the device,
 150 also respecting devices configured for autosuspend.  In essence this means a
 151 call to pm_runtime_autosuspend() (do note that drivers needs to update the
 152 device last busy mark, pm_runtime_mark_last_busy(), to control the delay under
 153 this circumstance).  To prevent this (for example, if the callback routine has
 154 started a delayed suspend), the routine must return a non-zero value.  Negative
 155 error return codes are ignored by the PM core.
 156
 157 The helper functions provided by the PM core, described in Section 4, guarantee
 158 that the following constraints are met with respect to runtime PM callbacks for
 159 one device:
 160
 161 (1) The callbacks are mutually exclusive (e.g. it is forbidden to execute
 162     ->runtime_suspend() in parallel with ->runtime_resume() or with another
 163     instance of ->runtime_suspend() for the same device) with the exception that
 164     ->runtime_suspend() or ->runtime_resume() can be executed in parallel with
 165     ->runtime_idle() (although ->runtime_idle() will not be started while any
 166     of the other callbacks is being executed for the same device).
 167
 168 (2) ->runtime_idle() and ->runtime_suspend() can only be executed for 'active'
 169     devices (i.e. the PM core will only execute ->runtime_idle() or
 170     ->runtime_suspend() for the devices the runtime PM status of which is
 171     'active').
 172
 173 (3) ->runtime_idle() and ->runtime_suspend() can only be executed for a device
 174     the usage counter of which is equal to zero _and_ either the counter of
 175     'active' children of which is equal to zero, or the 'power.ignore_children'
 176     flag of which is set.
 177
 178 (4) ->runtime_resume() can only be executed for 'suspended' devices  (i.e. the
 179     PM core will only execute ->runtime_resume() for the devices the runtime
 180     PM status of which is 'suspended').
 181
 182 Additionally, the helper functions provided by the PM core obey the following
 183 rules:
 184
 185   * If ->runtime_suspend() is about to be executed or there's a pending request
 186     to execute it, ->runtime_idle() will not be executed for the same device.
 187
 188   * A request to execute or to schedule the execution of ->runtime_suspend()
 189     will cancel any pending requests to execute ->runtime_idle() for the same
 190     device.
 191
 192   * If ->runtime_resume() is about to be executed or there's a pending request
 193     to execute it, the other callbacks will not be executed for the same device.
 194
 195   * A request to execute ->runtime_resume() will cancel any pending or
 196     scheduled requests to execute the other callbacks for the same device,
 197     except for scheduled autosuspends.
 198
 199 3. Runtime PM Device Fields
 200
 201 The following device runtime PM fields are present in 'struct dev_pm_info', as
 202 defined in include/linux/pm.h:
 203
 204   struct timer_list suspend_timer;
 205     - timer used for scheduling (delayed) suspend and autosuspend requests
 206
 207   unsigned long timer_expires;
 208     - timer expiration time, in jiffies (if this is different from zero, the
 209       timer is running and will expire at that time, otherwise the timer is not
 210       running)
 211
 212   struct work_struct work;
 213     - work structure used for queuing up requests (i.e. work items in pm_wq)
 214
 215   wait_queue_head_t wait_queue;
 216     - wait queue used if any of the helper functions needs to wait for another
 217       one to complete
 218
 219   spinlock_t lock;
 220     - lock used for synchronisation
 221
 222   atomic_t usage_count;
 223     - the usage counter of the device
 224
 225   atomic_t child_count;
 226     - the count of 'active' children of the device
 227
 228   unsigned int ignore_children;
 229     - if set, the value of child_count is ignored (but still updated)
 230
 231   unsigned int disable_depth;
 232     - used for disabling the helper funcions (they work normally if this is
 233       equal to zero); the initial value of it is 1 (i.e. runtime PM is
 234       initially disabled for all devices)
 235
 236   int runtime_error;
 237     - if set, there was a fatal error (one of the callbacks returned error code
 238       as described in Section 2), so the helper funtions will not work until
 239       this flag is cleared; this is the error code returned by the failing
 240       callback
 241
 242   unsigned int idle_notification;
 243     - if set, ->runtime_idle() is being executed
 244
 245   unsigned int request_pending;
 246     - if set, there's a pending request (i.e. a work item queued up into pm_wq)
 247
 248   enum rpm_request request;
 249     - type of request that's pending (valid if request_pending is set)
 250
 251   unsigned int deferred_resume;
 252     - set if ->runtime_resume() is about to be run while ->runtime_suspend() is
 253       being executed for that device and it is not practical to wait for the
 254       suspend to complete; means "start a resume as soon as you've suspended"
 255
 256   unsigned int run_wake;
 257     - set if the device is capable of generating runtime wake-up events
 258
 259   enum rpm_status runtime_status;
 260     - the runtime PM status of the device; this field's initial value is
 261       RPM_SUSPENDED, which means that each device is initially regarded by the
 262       PM core as 'suspended', regardless of its real hardware status
 263
 264   unsigned int runtime_auto;
 265     - if set, indicates that the user space has allowed the device driver to
 266       power manage the device at run time via the /sys/devices/.../power/control
 267       interface; it may only be modified with the help of the pm_runtime_allow()
 268       and pm_runtime_forbid() helper functions
 269
 270   unsigned int no_callbacks;
 271     - indicates that the device does not use the runtime PM callbacks (see
 272       Section 8); it may be modified only by the pm_runtime_no_callbacks()
 273       helper function
 274
 275   unsigned int irq_safe;
 276     - indicates that the ->runtime_suspend() and ->runtime_resume() callbacks
 277       will be invoked with the spinlock held and interrupts disabled
 278
 279   unsigned int use_autosuspend;
 280     - indicates that the device's driver supports delayed autosuspend (see
 281       Section 9); it may be modified only by the
 282       pm_runtime{_dont}_use_autosuspend() helper functions
 283
 284   unsigned int timer_autosuspends;
 285     - indicates that the PM core should attempt to carry out an autosuspend
 286       when the timer expires rather than a normal suspend
 287
 288   int autosuspend_delay;
 289     - the delay time (in milliseconds) to be used for autosuspend
 290
 291   unsigned long last_busy;
 292     - the time (in jiffies) when the pm_runtime_mark_last_busy() helper
 293       function was last called for this device; used in calculating inactivity
 294       periods for autosuspend
 295
 296 All of the above fields are members of the 'power' member of 'struct device'.
 297
 298 4. Runtime PM Device Helper Functions
 299
 300 The following runtime PM helper functions are defined in
 301 drivers/base/power/runtime.c and include/linux/pm_runtime.h:
 302
 303   void pm_runtime_init(struct device *dev);
 304     - initialize the device runtime PM fields in 'struct dev_pm_info'
 305
 306   void pm_runtime_remove(struct device *dev);
 307     - make sure that the runtime PM of the device will be disabled after
 308       removing the device from device hierarchy
 309
 310   int pm_runtime_idle(struct device *dev);
 311     - execute the subsystem-level idle callback for the device; returns an
 312       error code on failure, where -EINPROGRESS means that ->runtime_idle() is
 313       already being executed; if there is no callback or the callback returns 0
 314       then run pm_runtime_autosuspend(dev) and return its result
 315
 316   int pm_runtime_suspend(struct device *dev);
 317     - execute the subsystem-level suspend callback for the device; returns 0 on
 318       success, 1 if the device's runtime PM status was already 'suspended', or
 319       error code on failure, where -EAGAIN or -EBUSY means it is safe to attempt
 320       to suspend the device again in future and -EACCES means that
 321       'power.disable_depth' is different from 0
 322
 323   int pm_runtime_autosuspend(struct device *dev);
 324     - same as pm_runtime_suspend() except that the autosuspend delay is taken
 325       into account; if pm_runtime_autosuspend_expiration() says the delay has
 326       not yet expired then an autosuspend is scheduled for the appropriate time
 327       and 0 is returned
 328
 329   int pm_runtime_resume(struct device *dev);
 330     - execute the subsystem-level resume callback for the device; returns 0 on
 331       success, 1 if the device's runtime PM status was already 'active' or
 332       error code on failure, where -EAGAIN means it may be safe to attempt to
 333       resume the device again in future, but 'power.runtime_error' should be
 334       checked additionally, and -EACCES means that 'power.disable_depth' is
 335       different from 0
 336
 337   int pm_request_idle(struct device *dev);
 338     - submit a request to execute the subsystem-level idle callback for the
 339       device (the request is represented by a work item in pm_wq); returns 0 on
 340       success or error code if the request has not been queued up
 341
 342   int pm_request_autosuspend(struct device *dev);
 343     - schedule the execution of the subsystem-level suspend callback for the
 344       device when the autosuspend delay has expired; if the delay has already
 345       expired then the work item is queued up immediately
 346
 347   int pm_schedule_suspend(struct device *dev, unsigned int delay);
 348     - schedule the execution of the subsystem-level suspend callback for the
 349       device in future, where 'delay' is the time to wait before queuing up a
 350       suspend work item in pm_wq, in milliseconds (if 'delay' is zero, the work
 351       item is queued up immediately); returns 0 on success, 1 if the device's PM
 352       runtime status was already 'suspended', or error code if the request
 353       hasn't been scheduled (or queued up if 'delay' is 0); if the execution of
 354       ->runtime_suspend() is already scheduled and not yet expired, the new
 355       value of 'delay' will be used as the time to wait
 356
 357   int pm_request_resume(struct device *dev);
 358     - submit a request to execute the subsystem-level resume callback for the
 359       device (the request is represented by a work item in pm_wq); returns 0 on
 360       success, 1 if the device's runtime PM status was already 'active', or
 361       error code if the request hasn't been queued up
 362
 363   void pm_runtime_get_noresume(struct device *dev);
 364     - increment the device's usage counter
 365
 366   int pm_runtime_get(struct device *dev);
 367     - increment the device's usage counter, run pm_request_resume(dev) and
 368       return its result
 369
 370   int pm_runtime_get_sync(struct device *dev);
 371     - increment the device's usage counter, run pm_runtime_resume(dev) and
 372       return its result
 373
 374   void pm_runtime_put_noidle(struct device *dev);
 375     - decrement the device's usage counter
 376
 377   int pm_runtime_put(struct device *dev);
 378     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
 379       pm_request_idle(dev) and return its result
 380
 381   int pm_runtime_put_autosuspend(struct device *dev);
 382     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
 383       pm_request_autosuspend(dev) and return its result
 384
 385   int pm_runtime_put_sync(struct device *dev);
 386     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
 387       pm_runtime_idle(dev) and return its result
 388
 389   int pm_runtime_put_sync_suspend(struct device *dev);
 390     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
 391       pm_runtime_suspend(dev) and return its result
 392
 393   int pm_runtime_put_sync_autosuspend(struct device *dev);
 394     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
 395       pm_runtime_autosuspend(dev) and return its result
 396
 397   void pm_runtime_enable(struct device *dev);
 398     - decrement the device's 'power.disable_depth' field; if that field is equal
 399       to zero, the runtime PM helper functions can execute subsystem-level
 400       callbacks described in Section 2 for the device
 401
 402   int pm_runtime_disable(struct device *dev);
 403     - increment the device's 'power.disable_depth' field (if the value of that
 404       field was previously zero, this prevents subsystem-level runtime PM
 405       callbacks from being run for the device), make sure that all of the
 406       pending runtime PM operations on the device are either completed or
 407       canceled; returns 1 if there was a resume request pending and it was
 408       necessary to execute the subsystem-level resume callback for the device
 409       to satisfy that request, otherwise 0 is returned
 410
 411   int pm_runtime_barrier(struct device *dev);
 412     - check if there's a resume request pending for the device and resume it
 413       (synchronously) in that case, cancel any other pending runtime PM requests
 414       regarding it and wait for all runtime PM operations on it in progress to
 415       complete; returns 1 if there was a resume request pending and it was
 416       necessary to execute the subsystem-level resume callback for the device to
 417       satisfy that request, otherwise 0 is returned
 418
 419   void pm_suspend_ignore_children(struct device *dev, bool enable);
 420     - set/unset the power.ignore_children flag of the device
 421
 422   int pm_runtime_set_active(struct device *dev);
 423     - clear the device's 'power.runtime_error' flag, set the device's runtime
 424       PM status to 'active' and update its parent's counter of 'active'
 425       children as appropriate (it is only valid to use this function if
 426       'power.runtime_error' is set or 'power.disable_depth' is greater than
 427       zero); it will fail and return error code if the device has a parent
 428       which is not active and the 'power.ignore_children' flag of which is unset
 429
 430   void pm_runtime_set_suspended(struct device *dev);
 431     - clear the device's 'power.runtime_error' flag, set the device's runtime
 432       PM status to 'suspended' and update its parent's counter of 'active'
 433       children as appropriate (it is only valid to use this function if
 434       'power.runtime_error' is set or 'power.disable_depth' is greater than
 435       zero)
 436
 437   bool pm_runtime_active(struct device *dev);
 438     - return true if the device's runtime PM status is 'active' or its
 439       'power.disable_depth' field is not equal to zero, or false otherwise
 440
 441   bool pm_runtime_suspended(struct device *dev);
 442     - return true if the device's runtime PM status is 'suspended' and its
 443       'power.disable_depth' field is equal to zero, or false otherwise
 444
 445   bool pm_runtime_status_suspended(struct device *dev);
 446     - return true if the device's runtime PM status is 'suspended'
 447
 448   bool pm_runtime_suspended_if_enabled(struct device *dev);
 449     - return true if the device's runtime PM status is 'suspended' and its
 450       'power.disable_depth' field is equal to 1
 451
 452   void pm_runtime_allow(struct device *dev);
 453     - set the power.runtime_auto flag for the device and decrease its usage
 454       counter (used by the /sys/devices/.../power/control interface to
 455       effectively allow the device to be power managed at run time)
 456
 457   void pm_runtime_forbid(struct device *dev);
 458     - unset the power.runtime_auto flag for the device and increase its usage
 459       counter (used by the /sys/devices/.../power/control interface to
 460       effectively prevent the device from being power managed at run time)
 461
 462   void pm_runtime_no_callbacks(struct device *dev);
 463     - set the power.no_callbacks flag for the device and remove the runtime
 464       PM attributes from /sys/devices/.../power (or prevent them from being
 465       added when the device is registered)
 466
 467   void pm_runtime_irq_safe(struct device *dev);
 468     - set the power.irq_safe flag for the device, causing the runtime-PM
 469       callbacks to be invoked with interrupts off
 470
 471   void pm_runtime_mark_last_busy(struct device *dev);
 472     - set the power.last_busy field to the current time
 473
 474   void pm_runtime_use_autosuspend(struct device *dev);
 475     - set the power.use_autosuspend flag, enabling autosuspend delays
 476
 477   void pm_runtime_dont_use_autosuspend(struct device *dev);
 478     - clear the power.use_autosuspend flag, disabling autosuspend delays
 479
 480   void pm_runtime_set_autosuspend_delay(struct device *dev, int delay);
 481     - set the power.autosuspend_delay value to 'delay' (expressed in
 482       milliseconds); if 'delay' is negative then runtime suspends are
 483       prevented
 484
 485   unsigned long pm_runtime_autosuspend_expiration(struct device *dev);
 486     - calculate the time when the current autosuspend delay period will expire,
 487       based on power.last_busy and power.autosuspend_delay; if the delay time
 488       is 1000 ms or larger then the expiration time is rounded up to the
 489       nearest second; returns 0 if the delay period has already expired or
 490       power.use_autosuspend isn't set, otherwise returns the expiration time
 491       in jiffies
 492
 493 It is safe to execute the following helper functions from interrupt context:
 494
 495 pm_request_idle()
 496 pm_request_autosuspend()
 497 pm_schedule_suspend()
 498 pm_request_resume()
 499 pm_runtime_get_noresume()
 500 pm_runtime_get()
 501 pm_runtime_put_noidle()
 502 pm_runtime_put()
 503 pm_runtime_put_autosuspend()
 504 pm_runtime_enable()
 505 pm_suspend_ignore_children()
 506 pm_runtime_set_active()
 507 pm_runtime_set_suspended()
 508 pm_runtime_suspended()
 509 pm_runtime_mark_last_busy()
 510 pm_runtime_autosuspend_expiration()
 511
 512 If pm_runtime_irq_safe() has been called for a device then the following helper
 513 functions may also be used in interrupt context:
 514
 515 pm_runtime_idle()
 516 pm_runtime_suspend()
 517 pm_runtime_autosuspend()
 518 pm_runtime_resume()
 519 pm_runtime_get_sync()
 520 pm_runtime_put_sync()
 521 pm_runtime_put_sync_suspend()
 522 pm_runtime_put_sync_autosuspend()
 523
 524 5. Runtime PM Initialization, Device Probing and Removal
 525
 526 Initially, the runtime PM is disabled for all devices, which means that the
 527 majority of the runtime PM helper funtions described in Section 4 will return
 528 -EAGAIN until pm_runtime_enable() is called for the device.
 529
 530 In addition to that, the initial runtime PM status of all devices is
 531 'suspended', but it need not reflect the actual physical state of the device.
 532 Thus, if the device is initially active (i.e. it is able to process I/O), its
 533 runtime PM status must be changed to 'active', with the help of
 534 pm_runtime_set_active(), before pm_runtime_enable() is called for the device.
 535
 536 However, if the device has a parent and the parent's runtime PM is enabled,
 537 calling pm_runtime_set_active() for the device will affect the parent, unless
 538 the parent's 'power.ignore_children' flag is set.  Namely, in that case the
 539 parent won't be able to suspend at run time, using the PM core's helper
 540 functions, as long as the child's status is 'active', even if the child's
 541 runtime PM is still disabled (i.e. pm_runtime_enable() hasn't been called for
 542 the child yet or pm_runtime_disable() has been called for it).  For this reason,
 543 once pm_runtime_set_active() has been called for the device, pm_runtime_enable()
 544 should be called for it too as soon as reasonably possible or its runtime PM
 545 status should be changed back to 'suspended' with the help of
 546 pm_runtime_set_suspended().
 547
 548 If the default initial runtime PM status of the device (i.e. 'suspended')
 549 reflects the actual state of the device, its bus type's or its driver's
 550 ->probe() callback will likely need to wake it up using one of the PM core's
 551 helper functions described in Section 4.  In that case, pm_runtime_resume()
 552 should be used.  Of course, for this purpose the device's runtime PM has to be
 553 enabled earlier by calling pm_runtime_enable().
 554
 555 It may be desirable to suspend the device once ->probe() has finished.
 556 Therefore the driver core uses the asyncronous pm_request_idle() to submit a
 557 request to execute the subsystem-level idle callback for the device at that
 558 time.  A driver that makes use of the runtime autosuspend feature, may want to
 559 update the last busy mark before returning from ->probe().
 560
 561 Moreover, the driver core prevents runtime PM callbacks from racing with the bus
 562 notifier callback in __device_release_driver(), which is necessary, because the
 563 notifier is used by some subsystems to carry out operations affecting the
 564 runtime PM functionality.  It does so by calling pm_runtime_get_sync() before
 565 driver_sysfs_remove() and the BUS_NOTIFY_UNBIND_DRIVER notifications.  This
 566 resumes the device if it's in the suspended state and prevents it from
 567 being suspended again while those routines are being executed.
 568
 569 To allow bus types and drivers to put devices into the suspended state by
 570 calling pm_runtime_suspend() from their ->remove() routines, the driver core
 571 executes pm_runtime_put_sync() after running the BUS_NOTIFY_UNBIND_DRIVER
 572 notifications in __device_release_driver().  This requires bus types and
 573 drivers to make their ->remove() callbacks avoid races with runtime PM directly,
 574 but also it allows of more flexibility in the handling of devices during the
 575 removal of their drivers.
 576
 577 The user space can effectively disallow the driver of the device to power manage
 578 it at run time by changing the value of its /sys/devices/.../power/control
 579 attribute to "on", which causes pm_runtime_forbid() to be called.  In principle,
 580 this mechanism may also be used by the driver to effectively turn off the
 581 runtime power management of the device until the user space turns it on.
 582 Namely, during the initialization the driver can make sure that the runtime PM
 583 status of the device is 'active' and call pm_runtime_forbid().  It should be
 584 noted, however, that if the user space has already intentionally changed the
 585 value of /sys/devices/.../power/control to "auto" to allow the driver to power
 586 manage the device at run time, the driver may confuse it by using
 587 pm_runtime_forbid() this way.
 588
 589 6. Runtime PM and System Sleep
 590
 591 Runtime PM and system sleep (i.e., system suspend and hibernation, also known
 592 as suspend-to-RAM and suspend-to-disk) interact with each other in a couple of
 593 ways.  If a device is active when a system sleep starts, everything is
 594 straightforward.  But what should happen if the device is already suspended?
 595
 596 The device may have different wake-up settings for runtime PM and system sleep.
 597 For example, remote wake-up may be enabled for runtime suspend but disallowed
 598 for system sleep (device_may_wakeup(dev) returns 'false').  When this happens,
 599 the subsystem-level system suspend callback is responsible for changing the
 600 device's wake-up setting (it may leave that to the device driver's system
 601 suspend routine).  It may be necessary to resume the device and suspend it again
 602 in order to do so.  The same is true if the driver uses different power levels
 603 or other settings for runtime suspend and system sleep.
 604
 605 During system resume, the simplest approach is to bring all devices back to full
 606 power, even if they had been suspended before the system suspend began.  There
 607 are several reasons for this, including:
 608
 609   * The device might need to switch power levels, wake-up settings, etc.
 610
 611   * Remote wake-up events might have been lost by the firmware.
 612
 613   * The device's children may need the device to be at full power in order
 614     to resume themselves.
 615
 616   * The driver's idea of the device state may not agree with the device's
 617     physical state.  This can happen during resume from hibernation.
 618
 619   * The device might need to be reset.
 620
 621   * Even though the device was suspended, if its usage counter was > 0 then most
 622     likely it would need a runtime resume in the near future anyway.
 623
 624 If the device had been suspended before the system suspend began and it's
 625 brought back to full power during resume, then its runtime PM status will have
 626 to be updated to reflect the actual post-system sleep status.  The way to do
 627 this is:
 628
 629         pm_runtime_disable(dev);
 630         pm_runtime_set_active(dev);
 631         pm_runtime_enable(dev);
 632
 633 The PM core always increments the runtime usage counter before calling the
 634 ->suspend() callback and decrements it after calling the ->resume() callback.
 635 Hence disabling runtime PM temporarily like this will not cause any runtime
 636 suspend attempts to be permanently lost.  If the usage count goes to zero
 637 following the return of the ->resume() callback, the ->runtime_idle() callback
 638 will be invoked as usual.
 639
 640 On some systems, however, system sleep is not entered through a global firmware
 641 or hardware operation.  Instead, all hardware components are put into low-power
 642 states directly by the kernel in a coordinated way.  Then, the system sleep
 643 state effectively follows from the states the hardware components end up in
 644 and the system is woken up from that state by a hardware interrupt or a similar
 645 mechanism entirely under the kernel's control.  As a result, the kernel never
 646 gives control away and the states of all devices during resume are precisely
 647 known to it.  If that is the case and none of the situations listed above takes
 648 place (in particular, if the system is not waking up from hibernation), it may
 649 be more efficient to leave the devices that had been suspended before the system
 650 suspend began in the suspended state.
 651
 652 To this end, the PM core provides a mechanism allowing some coordination between
 653 different levels of device hierarchy.  Namely, if a system suspend .prepare()
 654 callback returns a positive number for a device, that indicates to the PM core
 655 that the device appears to be runtime-suspended and its state is fine, so it
 656 may be left in runtime suspend provided that all of its descendants are also
 657 left in runtime suspend.  If that happens, the PM core will not execute any
 658 system suspend and resume callbacks for all of those devices, except for the
 659 complete callback, which is then entirely responsible for handling the device
 660 as appropriate.  This only applies to system suspend transitions that are not
 661 related to hibernation (see Documentation/power/devices.txt for more
 662 information).
 663
 664 The PM core does its best to reduce the probability of race conditions between
 665 the runtime PM and system suspend/resume (and hibernation) callbacks by carrying
 666 out the following operations:
 667
 668   * During system suspend pm_runtime_get_noresume() is called for every device
 669     right before executing the subsystem-level .prepare() callback for it and
 670     pm_runtime_barrier() is called for every device right before executing the
 671     subsystem-level .suspend() callback for it.  In addition to that the PM core
 672     calls  __pm_runtime_disable() with 'false' as the second argument for every
 673     device right before executing the subsystem-level .suspend_late() callback
 674     for it.
 675
 676   * During system resume pm_runtime_enable() and pm_runtime_put() are called for
 677     every device right after executing the subsystem-level .resume_early()
 678     callback and right after executing the subsystem-level .complete() callback
 679     for it, respectively.
 680
 681 7. Generic subsystem callbacks
 682
 683 Subsystems may wish to conserve code space by using the set of generic power
 684 management callbacks provided by the PM core, defined in
 685 driver/base/power/generic_ops.c:
 686
 687   int pm_generic_runtime_suspend(struct device *dev);
 688     - invoke the ->runtime_suspend() callback provided by the driver of this
 689       device and return its result, or return 0 if not defined
 690
 691   int pm_generic_runtime_resume(struct device *dev);
 692     - invoke the ->runtime_resume() callback provided by the driver of this
 693       device and return its result, or return 0 if not defined
 694
 695   int pm_generic_suspend(struct device *dev);
 696     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->suspend()
 697       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
 698       defined
 699
 700   int pm_generic_suspend_noirq(struct device *dev);
 701     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->suspend_noirq()
 702       callback provided by the device's driver and return its result, or return
 703       0 if not defined
 704
 705   int pm_generic_resume(struct device *dev);
 706     - invoke the ->resume() callback provided by the driver of this device and,
 707       if successful, change the device's runtime PM status to 'active'
 708
 709   int pm_generic_resume_noirq(struct device *dev);
 710     - invoke the ->resume_noirq() callback provided by the driver of this device
 711
 712   int pm_generic_freeze(struct device *dev);
 713     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->freeze()
 714       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
 715       defined
 716
 717   int pm_generic_freeze_noirq(struct device *dev);
 718     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->freeze_noirq()
 719       callback provided by the device's driver and return its result, or return
 720       0 if not defined
 721
 722   int pm_generic_thaw(struct device *dev);
 723     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->thaw()
 724       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
 725       defined
 726
 727   int pm_generic_thaw_noirq(struct device *dev);
 728     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->thaw_noirq()
 729       callback provided by the device's driver and return its result, or return
 730       0 if not defined
 731
 732   int pm_generic_poweroff(struct device *dev);
 733     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->poweroff()
 734       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
 735       defined
 736
 737   int pm_generic_poweroff_noirq(struct device *dev);
 738     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", run the ->poweroff_noirq()
 739       callback provided by the device's driver and return its result, or return
 740       0 if not defined
 741
 742   int pm_generic_restore(struct device *dev);
 743     - invoke the ->restore() callback provided by the driver of this device and,
 744       if successful, change the device's runtime PM status to 'active'
 745
 746   int pm_generic_restore_noirq(struct device *dev);
 747     - invoke the ->restore_noirq() callback provided by the device's driver
 748
 749 These functions are the defaults used by the PM core, if a subsystem doesn't
 750 provide its own callbacks for ->runtime_idle(), ->runtime_suspend(),
 751 ->runtime_resume(), ->suspend(), ->suspend_noirq(), ->resume(),
 752 ->resume_noirq(), ->freeze(), ->freeze_noirq(), ->thaw(), ->thaw_noirq(),
 753 ->poweroff(), ->poweroff_noirq(), ->restore(), ->restore_noirq() in the
 754 subsystem-level dev_pm_ops structure.
 755
 756 Device drivers that wish to use the same function as a system suspend, freeze,
 757 poweroff and runtime suspend callback, and similarly for system resume, thaw,
 758 restore, and runtime resume, can achieve this with the help of the
 759 UNIVERSAL_DEV_PM_OPS macro defined in include/linux/pm.h (possibly setting its
 760 last argument to NULL).
 761
 762 8. "No-Callback" Devices
 763
 764 Some "devices" are only logical sub-devices of their parent and cannot be
 765 power-managed on their own.  (The prototype example is a USB interface.  Entire
 766 USB devices can go into low-power mode or send wake-up requests, but neither is
 767 possible for individual interfaces.)  The drivers for these devices have no
 768 need of runtime PM callbacks; if the callbacks did exist, ->runtime_suspend()
 769 and ->runtime_resume() would always return 0 without doing anything else and
 770 ->runtime_idle() would always call pm_runtime_suspend().
 771
 772 Subsystems can tell the PM core about these devices by calling
 773 pm_runtime_no_callbacks().  This should be done after the device structure is
 774 initialized and before it is registered (although after device registration is
 775 also okay).  The routine will set the device's power.no_callbacks flag and
 776 prevent the non-debugging runtime PM sysfs attributes from being created.
 777
 778 When power.no_callbacks is set, the PM core will not invoke the
 779 ->runtime_idle(), ->runtime_suspend(), or ->runtime_resume() callbacks.
 780 Instead it will assume that suspends and resumes always succeed and that idle
 781 devices should be suspended.
 782
 783 As a consequence, the PM core will never directly inform the device's subsystem
 784 or driver about runtime power changes.  Instead, the driver for the device's
 785 parent must take responsibility for telling the device's driver when the
 786 parent's power state changes.
 787
 788 9. Autosuspend, or automatically-delayed suspends
 789
 790 Changing a device's power state isn't free; it requires both time and energy.
 791 A device should be put in a low-power state only when there's some reason to
 792 think it will remain in that state for a substantial time.  A common heuristic
 793 says that a device which hasn't been used for a while is liable to remain
 794 unused; following this advice, drivers should not allow devices to be suspended
 795 at runtime until they have been inactive for some minimum period.  Even when
 796 the heuristic ends up being non-optimal, it will still prevent devices from
 797 "bouncing" too rapidly between low-power and full-power states.
 798
 799 The term "autosuspend" is an historical remnant.  It doesn't mean that the
 800 device is automatically suspended (the subsystem or driver still has to call
 801 the appropriate PM routines); rather it means that runtime suspends will
 802 automatically be delayed until the desired period of inactivity has elapsed.
 803
 804 Inactivity is determined based on the power.last_busy field.  Drivers should
 805 call pm_runtime_mark_last_busy() to update this field after carrying out I/O,
 806 typically just before calling pm_runtime_put_autosuspend().  The desired length
 807 of the inactivity period is a matter of policy.  Subsystems can set this length
 808 initially by calling pm_runtime_set_autosuspend_delay(), but after device
 809 registration the length should be controlled by user space, using the
 810 /sys/devices/.../power/autosuspend_delay_ms attribute.
 811
 812 In order to use autosuspend, subsystems or drivers must call
 813 pm_runtime_use_autosuspend() (preferably before registering the device), and
 814 thereafter they should use the various *_autosuspend() helper functions instead
 815 of the non-autosuspend counterparts:
 816
 817         Instead of: pm_runtime_suspend    use: pm_runtime_autosuspend;
 818         Instead of: pm_schedule_suspend   use: pm_request_autosuspend;
 819         Instead of: pm_runtime_put        use: pm_runtime_put_autosuspend;
 820         Instead of: pm_runtime_put_sync   use: pm_runtime_put_sync_autosuspend.
 821
 822 Drivers may also continue to use the non-autosuspend helper functions; they
 823 will behave normally, not taking the autosuspend delay into account.
 824 Similarly, if the power.use_autosuspend field isn't set then the autosuspend
 825 helper functions will behave just like the non-autosuspend counterparts.
 826
 827 Under some circumstances a driver or subsystem may want to prevent a device
 828 from autosuspending immediately, even though the usage counter is zero and the
 829 autosuspend delay time has expired.  If the ->runtime_suspend() callback
 830 returns -EAGAIN or -EBUSY, and if the next autosuspend delay expiration time is
 831 in the future (as it normally would be if the callback invoked
 832 pm_runtime_mark_last_busy()), the PM core will automatically reschedule the
 833 autosuspend.  The ->runtime_suspend() callback can't do this rescheduling
 834 itself because no suspend requests of any kind are accepted while the device is
 835 suspending (i.e., while the callback is running).
 836
 837 The implementation is well suited for asynchronous use in interrupt contexts.
 838 However such use inevitably involves races, because the PM core can't
 839 synchronize ->runtime_suspend() callbacks with the arrival of I/O requests.
 840 This synchronization must be handled by the driver, using its private lock.
 841 Here is a schematic pseudo-code example:
 842
 843         foo_read_or_write(struct foo_priv *foo, void *data)
 844         {
 845                 lock(&foo->private_lock);
 846                 add_request_to_io_queue(foo, data);
 847                 if (foo->num_pending_requests++ == 0)
 848                         pm_runtime_get(&foo->dev);
 849                 if (!foo->is_suspended)
 850                         foo_process_next_request(foo);
 851                 unlock(&foo->private_lock);
 852         }
 853
 854         foo_io_completion(struct foo_priv *foo, void *req)
 855         {
 856                 lock(&foo->private_lock);
 857                 if (--foo->num_pending_requests == 0) {
 858                         pm_runtime_mark_last_busy(&foo->dev);
 859                         pm_runtime_put_autosuspend(&foo->dev);
 860                 } else {
 861                         foo_process_next_request(foo);
 862                 }
 863                 unlock(&foo->private_lock);
 864                 /* Send req result back to the user ... */
 865         }
 866
 867         int foo_runtime_suspend(struct device *dev)
 868         {
 869                 struct foo_priv foo = container_of(dev, ...);
 870                 int ret = 0;
 871
 872                 lock(&foo->private_lock);
 873                 if (foo->num_pending_requests > 0) {
 874                         ret = -EBUSY;
 875                 } else {
 876                         /* ... suspend the device ... */
 877                         foo->is_suspended = 1;
 878                 }
 879                 unlock(&foo->private_lock);
 880                 return ret;
 881         }
 882
 883         int foo_runtime_resume(struct device *dev)
 884         {
 885                 struct foo_priv foo = container_of(dev, ...);
 886
 887                 lock(&foo->private_lock);
 888                 /* ... resume the device ... */
 889                 foo->is_suspended = 0;
 890                 pm_runtime_mark_last_busy(&foo->dev);
 891                 if (foo->num_pending_requests > 0)
 892                         foo_process_next_request(foo);
 893                 unlock(&foo->private_lock);
 894                 return 0;
 895         }
 896
 897 The important point is that after foo_io_completion() asks for an autosuspend,
 898 the foo_runtime_suspend() callback may race with foo_read_or_write().
 899 Therefore foo_runtime_suspend() has to check whether there are any pending I/O
 900 requests (while holding the private lock) before allowing the suspend to
 901 proceed.
 902
 903 In addition, the power.autosuspend_delay field can be changed by user space at
 904 any time.  If a driver cares about this, it can call
 905 pm_runtime_autosuspend_expiration() from within the ->runtime_suspend()
 906 callback while holding its private lock.  If the function returns a nonzero
 907 value then the delay has not yet expired and the callback should return
 908 -EAGAIN.