40e47c75f0643f04cd0c0e37c64123812a446f51
[linux-3.10.git] / 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
6 1. Introduction
7
8 Support for runtime power management (runtime PM) of I/O devices is provided
9 at the power management core (PM core) level by means of:
10
11 * The power management workqueue pm_wq in which bus types and device drivers can
12   put their PM-related work items.  It is strongly recommended that pm_wq be
13   used for queuing all work items related to runtime PM, because this allows
14   them to be synchronized with system-wide power transitions (suspend to RAM,
15   hibernation and resume from system sleep states).  pm_wq is declared in
16   include/linux/pm_runtime.h and defined in kernel/power/main.c.
17
18 * A number of runtime PM fields in the 'power' member of 'struct device' (which
19   is of the type 'struct dev_pm_info', defined in include/linux/pm.h) that can
20   be used for synchronizing runtime PM operations with one another.
21
22 * Three device runtime PM callbacks in 'struct dev_pm_ops' (defined in
23   include/linux/pm.h).
24
25 * A set of helper functions defined in drivers/base/power/runtime.c that can be
26   used for carrying out runtime PM operations in such a way that the
27   synchronization between them is taken care of by the PM core.  Bus types and
28   device drivers are encouraged to use these functions.
29
30 The runtime PM callbacks present in 'struct dev_pm_ops', the device runtime PM
31 fields of 'struct dev_pm_info' and the core helper functions provided for
32 runtime PM are described below.
33
34 2. Device Runtime PM Callbacks
35
36 There are three device runtime PM callbacks defined in 'struct dev_pm_ops':
37
38 struct dev_pm_ops {
39         ...
40         int (*runtime_suspend)(struct device *dev);
41         int (*runtime_resume)(struct device *dev);
42         int (*runtime_idle)(struct device *dev);
43         ...
44 };
45
46 The ->runtime_suspend(), ->runtime_resume() and ->runtime_idle() callbacks are
47 executed by the PM core for either the device type, or the class (if the device
48 type's struct dev_pm_ops object does not exist), or the bus type (if the
49 device type's and class' struct dev_pm_ops objects do not exist) of the given
50 device (this allows device types to override callbacks provided by bus types or
51 classes if necessary).  The bus type, device type and class callbacks are
52 referred to as subsystem-level callbacks in what follows.
53
54 By default, the callbacks are always invoked in process context with interrupts
55 enabled.  However, subsystems can use the pm_runtime_irq_safe() helper function
56 to tell the PM core that a device's ->runtime_suspend() and ->runtime_resume()
57 callbacks should be invoked in atomic context with interrupts disabled
58 (->runtime_idle() is still invoked the default way).  This implies that these
59 callback routines must not block or sleep, but it also means that the
60 synchronous helper functions listed at the end of Section 4 can be used within
61 an interrupt handler or in an atomic context.
62
63 The subsystem-level suspend callback is _entirely_ _responsible_ for handling
64 the suspend of the device as appropriate, which may, but need not include
65 executing the device driver's own ->runtime_suspend() callback (from the
66 PM core's point of view it is not necessary to implement a ->runtime_suspend()
67 callback in a device driver as long as the subsystem-level suspend callback
68 knows what to do to handle the device).
69
70   * Once the subsystem-level suspend callback has completed successfully
71     for given device, the PM core regards the device as suspended, which need
72     not mean that the device has been put into a low power state.  It is
73     supposed to mean, however, that the device will not process data and will
74     not communicate with the CPU(s) and RAM until the subsystem-level resume
75     callback is executed for it.  The runtime PM status of a device after
76     successful execution of the subsystem-level suspend callback is 'suspended'.
77
78   * If the subsystem-level suspend callback returns -EBUSY or -EAGAIN,
79     the device's runtime PM status is 'active', which means that the device
80     _must_ be fully operational afterwards.
81
82   * If the subsystem-level suspend callback returns an error code different
83     from -EBUSY or -EAGAIN, the PM core regards this as a fatal error and will
84     refuse to run the helper functions described in Section 4 for the device,
85     until the status of it is directly set either to 'active', or to 'suspended'
86     (the PM core provides special helper functions for this purpose).
87
88 In particular, if the driver requires remote wake-up capability (i.e. hardware
89 mechanism allowing the device to request a change of its power state, such as
90 PCI PME) for proper functioning and device_run_wake() returns 'false' for the
91 device, then ->runtime_suspend() should return -EBUSY.  On the other hand, if
92 device_run_wake() returns 'true' for the device and the device is put into a low
93 power state during the execution of the subsystem-level suspend callback, it is
94 expected that remote wake-up will be enabled for the device.  Generally, remote
95 wake-up should be enabled for all input devices put into a low power state at
96 run time.
97
98 The subsystem-level resume callback is _entirely_ _responsible_ for handling the
99 resume of the device as appropriate, which may, but need not include executing
100 the device driver's own ->runtime_resume() callback (from the PM core's point of
101 view it is not necessary to implement a ->runtime_resume() callback in a device
102 driver as long as the subsystem-level resume callback knows what to do to handle
103 the device).
104
105   * Once the subsystem-level resume callback has completed successfully, the PM
106     core regards the device as fully operational, which means that the device
107     _must_ be able to complete I/O operations as needed.  The runtime PM status
108     of the device is then 'active'.
109
110   * If the subsystem-level resume callback returns an error code, the PM core
111     regards this as a fatal error and will refuse to run the helper functions
112     described in Section 4 for the device, until its status is directly set
113     either to 'active' or to 'suspended' (the PM core provides special helper
114     functions for this purpose).
115
116 The subsystem-level idle callback is executed by the PM core whenever the device
117 appears to be idle, which is indicated to the PM core by two counters, the
118 device's usage counter and the counter of 'active' children of the device.
119
120   * If any of these counters is decreased using a helper function provided by
121     the PM core and it turns out to be equal to zero, the other counter is
122     checked.  If that counter also is equal to zero, the PM core executes the
123     subsystem-level idle callback with the device as an argument.
124
125 The action performed by a subsystem-level idle callback is totally dependent on
126 the subsystem in question, but the expected and recommended action is to check
127 if the device can be suspended (i.e. if all of the conditions necessary for
128 suspending the device are satisfied) and to queue up a suspend request for the
129 device in that case.  The value returned by this callback is ignored by the PM
130 core.
131
132 The helper functions provided by the PM core, described in Section 4, guarantee
133 that the following constraints are met with respect to the bus type's runtime
134 PM callbacks:
135
136 (1) The callbacks are mutually exclusive (e.g. it is forbidden to execute
137     ->runtime_suspend() in parallel with ->runtime_resume() or with another
138     instance of ->runtime_suspend() for the same device) with the exception that
139     ->runtime_suspend() or ->runtime_resume() can be executed in parallel with
140     ->runtime_idle() (although ->runtime_idle() will not be started while any
141     of the other callbacks is being executed for the same device).
142
143 (2) ->runtime_idle() and ->runtime_suspend() can only be executed for 'active'
144     devices (i.e. the PM core will only execute ->runtime_idle() or
145     ->runtime_suspend() for the devices the runtime PM status of which is
146     'active').
147
148 (3) ->runtime_idle() and ->runtime_suspend() can only be executed for a device
149     the usage counter of which is equal to zero _and_ either the counter of
150     'active' children of which is equal to zero, or the 'power.ignore_children'
151     flag of which is set.
152
153 (4) ->runtime_resume() can only be executed for 'suspended' devices  (i.e. the
154     PM core will only execute ->runtime_resume() for the devices the runtime
155     PM status of which is 'suspended').
156
157 Additionally, the helper functions provided by the PM core obey the following
158 rules:
159
160   * If ->runtime_suspend() is about to be executed or there's a pending request
161     to execute it, ->runtime_idle() will not be executed for the same device.
162
163   * A request to execute or to schedule the execution of ->runtime_suspend()
164     will cancel any pending requests to execute ->runtime_idle() for the same
165     device.
166
167   * If ->runtime_resume() is about to be executed or there's a pending request
168     to execute it, the other callbacks will not be executed for the same device.
169
170   * A request to execute ->runtime_resume() will cancel any pending or
171     scheduled requests to execute the other callbacks for the same device,
172     except for scheduled autosuspends.
173
174 3. Runtime PM Device Fields
175
176 The following device runtime PM fields are present in 'struct dev_pm_info', as
177 defined in include/linux/pm.h:
178
179   struct timer_list suspend_timer;
180     - timer used for scheduling (delayed) suspend and autosuspend requests
181
182   unsigned long timer_expires;
183     - timer expiration time, in jiffies (if this is different from zero, the
184       timer is running and will expire at that time, otherwise the timer is not
185       running)
186
187   struct work_struct work;
188     - work structure used for queuing up requests (i.e. work items in pm_wq)
189
190   wait_queue_head_t wait_queue;
191     - wait queue used if any of the helper functions needs to wait for another
192       one to complete
193
194   spinlock_t lock;
195     - lock used for synchronisation
196
197   atomic_t usage_count;
198     - the usage counter of the device
199
200   atomic_t child_count;
201     - the count of 'active' children of the device
202
203   unsigned int ignore_children;
204     - if set, the value of child_count is ignored (but still updated)
205
206   unsigned int disable_depth;
207     - used for disabling the helper funcions (they work normally if this is
208       equal to zero); the initial value of it is 1 (i.e. runtime PM is
209       initially disabled for all devices)
210
211   unsigned int runtime_error;
212     - if set, there was a fatal error (one of the callbacks returned error code
213       as described in Section 2), so the helper funtions will not work until
214       this flag is cleared; this is the error code returned by the failing
215       callback
216
217   unsigned int idle_notification;
218     - if set, ->runtime_idle() is being executed
219
220   unsigned int request_pending;
221     - if set, there's a pending request (i.e. a work item queued up into pm_wq)
222
223   enum rpm_request request;
224     - type of request that's pending (valid if request_pending is set)
225
226   unsigned int deferred_resume;
227     - set if ->runtime_resume() is about to be run while ->runtime_suspend() is
228       being executed for that device and it is not practical to wait for the
229       suspend to complete; means "start a resume as soon as you've suspended"
230
231   unsigned int run_wake;
232     - set if the device is capable of generating runtime wake-up events
233
234   enum rpm_status runtime_status;
235     - the runtime PM status of the device; this field's initial value is
236       RPM_SUSPENDED, which means that each device is initially regarded by the
237       PM core as 'suspended', regardless of its real hardware status
238
239   unsigned int runtime_auto;
240     - if set, indicates that the user space has allowed the device driver to
241       power manage the device at run time via the /sys/devices/.../power/control
242       interface; it may only be modified with the help of the pm_runtime_allow()
243       and pm_runtime_forbid() helper functions
244
245   unsigned int no_callbacks;
246     - indicates that the device does not use the runtime PM callbacks (see
247       Section 8); it may be modified only by the pm_runtime_no_callbacks()
248       helper function
249
250   unsigned int irq_safe;
251     - indicates that the ->runtime_suspend() and ->runtime_resume() callbacks
252       will be invoked with the spinlock held and interrupts disabled
253
254   unsigned int use_autosuspend;
255     - indicates that the device's driver supports delayed autosuspend (see
256       Section 9); it may be modified only by the
257       pm_runtime{_dont}_use_autosuspend() helper functions
258
259   unsigned int timer_autosuspends;
260     - indicates that the PM core should attempt to carry out an autosuspend
261       when the timer expires rather than a normal suspend
262
263   int autosuspend_delay;
264     - the delay time (in milliseconds) to be used for autosuspend
265
266   unsigned long last_busy;
267     - the time (in jiffies) when the pm_runtime_mark_last_busy() helper
268       function was last called for this device; used in calculating inactivity
269       periods for autosuspend
270
271 All of the above fields are members of the 'power' member of 'struct device'.
272
273 4. Runtime PM Device Helper Functions
274
275 The following runtime PM helper functions are defined in
276 drivers/base/power/runtime.c and include/linux/pm_runtime.h:
277
278   void pm_runtime_init(struct device *dev);
279     - initialize the device runtime PM fields in 'struct dev_pm_info'
280
281   void pm_runtime_remove(struct device *dev);
282     - make sure that the runtime PM of the device will be disabled after
283       removing the device from device hierarchy
284
285   int pm_runtime_idle(struct device *dev);
286     - execute the subsystem-level idle callback for the device; returns 0 on
287       success or error code on failure, where -EINPROGRESS means that
288       ->runtime_idle() is already being executed
289
290   int pm_runtime_suspend(struct device *dev);
291     - execute the subsystem-level suspend callback for the device; returns 0 on
292       success, 1 if the device's runtime PM status was already 'suspended', or
293       error code on failure, where -EAGAIN or -EBUSY means it is safe to attempt
294       to suspend the device again in future and -EACCES means that
295       'power.disable_depth' is different from 0
296
297   int pm_runtime_autosuspend(struct device *dev);
298     - same as pm_runtime_suspend() except that the autosuspend delay is taken
299       into account; if pm_runtime_autosuspend_expiration() says the delay has
300       not yet expired then an autosuspend is scheduled for the appropriate time
301       and 0 is returned
302
303   int pm_runtime_resume(struct device *dev);
304     - execute the subsystem-level resume callback for the device; returns 0 on
305       success, 1 if the device's runtime PM status was already 'active' or
306       error code on failure, where -EAGAIN means it may be safe to attempt to
307       resume the device again in future, but 'power.runtime_error' should be
308       checked additionally, and -EACCES means that 'power.disable_depth' is
309       different from 0
310
311   int pm_request_idle(struct device *dev);
312     - submit a request to execute the subsystem-level idle callback for the
313       device (the request is represented by a work item in pm_wq); returns 0 on
314       success or error code if the request has not been queued up
315
316   int pm_request_autosuspend(struct device *dev);
317     - schedule the execution of the subsystem-level suspend callback for the
318       device when the autosuspend delay has expired; if the delay has already
319       expired then the work item is queued up immediately
320
321   int pm_schedule_suspend(struct device *dev, unsigned int delay);
322     - schedule the execution of the subsystem-level suspend callback for the
323       device in future, where 'delay' is the time to wait before queuing up a
324       suspend work item in pm_wq, in milliseconds (if 'delay' is zero, the work
325       item is queued up immediately); returns 0 on success, 1 if the device's PM
326       runtime status was already 'suspended', or error code if the request
327       hasn't been scheduled (or queued up if 'delay' is 0); if the execution of
328       ->runtime_suspend() is already scheduled and not yet expired, the new
329       value of 'delay' will be used as the time to wait
330
331   int pm_request_resume(struct device *dev);
332     - submit a request to execute the subsystem-level resume callback for the
333       device (the request is represented by a work item in pm_wq); returns 0 on
334       success, 1 if the device's runtime PM status was already 'active', or
335       error code if the request hasn't been queued up
336
337   void pm_runtime_get_noresume(struct device *dev);
338     - increment the device's usage counter
339
340   int pm_runtime_get(struct device *dev);
341     - increment the device's usage counter, run pm_request_resume(dev) and
342       return its result
343
344   int pm_runtime_get_sync(struct device *dev);
345     - increment the device's usage counter, run pm_runtime_resume(dev) and
346       return its result
347
348   void pm_runtime_put_noidle(struct device *dev);
349     - decrement the device's usage counter
350
351   int pm_runtime_put(struct device *dev);
352     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
353       pm_request_idle(dev) and return its result
354
355   int pm_runtime_put_autosuspend(struct device *dev);
356     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
357       pm_request_autosuspend(dev) and return its result
358
359   int pm_runtime_put_sync(struct device *dev);
360     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
361       pm_runtime_idle(dev) and return its result
362
363   int pm_runtime_put_sync_suspend(struct device *dev);
364     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
365       pm_runtime_suspend(dev) and return its result
366
367   int pm_runtime_put_sync_autosuspend(struct device *dev);
368     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
369       pm_runtime_autosuspend(dev) and return its result
370
371   void pm_runtime_enable(struct device *dev);
372     - decrement the device's 'power.disable_depth' field; if that field is equal
373       to zero, the runtime PM helper functions can execute subsystem-level
374       callbacks described in Section 2 for the device
375
376   int pm_runtime_disable(struct device *dev);
377     - increment the device's 'power.disable_depth' field (if the value of that
378       field was previously zero, this prevents subsystem-level runtime PM
379       callbacks from being run for the device), make sure that all of the pending
380       runtime PM operations on the device are either completed or canceled;
381       returns 1 if there was a resume request pending and it was necessary to
382       execute the subsystem-level resume callback for the device to satisfy that
383       request, otherwise 0 is returned
384
385   int pm_runtime_barrier(struct device *dev);
386     - check if there's a resume request pending for the device and resume it
387       (synchronously) in that case, cancel any other pending runtime PM requests
388       regarding it and wait for all runtime PM operations on it in progress to
389       complete; returns 1 if there was a resume request pending and it was
390       necessary to execute the subsystem-level resume callback for the device to
391       satisfy that request, otherwise 0 is returned
392
393   void pm_suspend_ignore_children(struct device *dev, bool enable);
394     - set/unset the power.ignore_children flag of the device
395
396   int pm_runtime_set_active(struct device *dev);
397     - clear the device's 'power.runtime_error' flag, set the device's runtime
398       PM status to 'active' and update its parent's counter of 'active'
399       children as appropriate (it is only valid to use this function if
400       'power.runtime_error' is set or 'power.disable_depth' is greater than
401       zero); it will fail and return error code if the device has a parent
402       which is not active and the 'power.ignore_children' flag of which is unset
403
404   void pm_runtime_set_suspended(struct device *dev);
405     - clear the device's 'power.runtime_error' flag, set the device's runtime
406       PM status to 'suspended' and update its parent's counter of 'active'
407       children as appropriate (it is only valid to use this function if
408       'power.runtime_error' is set or 'power.disable_depth' is greater than
409       zero)
410
411   bool pm_runtime_suspended(struct device *dev);
412     - return true if the device's runtime PM status is 'suspended' and its
413       'power.disable_depth' field is equal to zero, or false otherwise
414
415   void pm_runtime_allow(struct device *dev);
416     - set the power.runtime_auto flag for the device and decrease its usage
417       counter (used by the /sys/devices/.../power/control interface to
418       effectively allow the device to be power managed at run time)
419
420   void pm_runtime_forbid(struct device *dev);
421     - unset the power.runtime_auto flag for the device and increase its usage
422       counter (used by the /sys/devices/.../power/control interface to
423       effectively prevent the device from being power managed at run time)
424
425   void pm_runtime_no_callbacks(struct device *dev);
426     - set the power.no_callbacks flag for the device and remove the runtime
427       PM attributes from /sys/devices/.../power (or prevent them from being
428       added when the device is registered)
429
430   void pm_runtime_irq_safe(struct device *dev);
431     - set the power.irq_safe flag for the device, causing the runtime-PM
432       suspend and resume callbacks (but not the idle callback) to be invoked
433       with interrupts disabled
434
435   void pm_runtime_mark_last_busy(struct device *dev);
436     - set the power.last_busy field to the current time
437
438   void pm_runtime_use_autosuspend(struct device *dev);
439     - set the power.use_autosuspend flag, enabling autosuspend delays
440
441   void pm_runtime_dont_use_autosuspend(struct device *dev);
442     - clear the power.use_autosuspend flag, disabling autosuspend delays
443
444   void pm_runtime_set_autosuspend_delay(struct device *dev, int delay);
445     - set the power.autosuspend_delay value to 'delay' (expressed in
446       milliseconds); if 'delay' is negative then runtime suspends are
447       prevented
448
449   unsigned long pm_runtime_autosuspend_expiration(struct device *dev);
450     - calculate the time when the current autosuspend delay period will expire,
451       based on power.last_busy and power.autosuspend_delay; if the delay time
452       is 1000 ms or larger then the expiration time is rounded up to the
453       nearest second; returns 0 if the delay period has already expired or
454       power.use_autosuspend isn't set, otherwise returns the expiration time
455       in jiffies
456
457 It is safe to execute the following helper functions from interrupt context:
458
459 pm_request_idle()
460 pm_request_autosuspend()
461 pm_schedule_suspend()
462 pm_request_resume()
463 pm_runtime_get_noresume()
464 pm_runtime_get()
465 pm_runtime_put_noidle()
466 pm_runtime_put()
467 pm_runtime_put_autosuspend()
468 pm_runtime_enable()
469 pm_suspend_ignore_children()
470 pm_runtime_set_active()
471 pm_runtime_set_suspended()
472 pm_runtime_suspended()
473 pm_runtime_mark_last_busy()
474 pm_runtime_autosuspend_expiration()
475
476 If pm_runtime_irq_safe() has been called for a device then the following helper
477 functions may also be used in interrupt context:
478
479 pm_runtime_suspend()
480 pm_runtime_autosuspend()
481 pm_runtime_resume()
482 pm_runtime_get_sync()
483 pm_runtime_put_sync_suspend()
484
485 5. Runtime PM Initialization, Device Probing and Removal
486
487 Initially, the runtime PM is disabled for all devices, which means that the
488 majority of the runtime PM helper funtions described in Section 4 will return
489 -EAGAIN until pm_runtime_enable() is called for the device.
490
491 In addition to that, the initial runtime PM status of all devices is
492 'suspended', but it need not reflect the actual physical state of the device.
493 Thus, if the device is initially active (i.e. it is able to process I/O), its
494 runtime PM status must be changed to 'active', with the help of
495 pm_runtime_set_active(), before pm_runtime_enable() is called for the device.
496
497 However, if the device has a parent and the parent's runtime PM is enabled,
498 calling pm_runtime_set_active() for the device will affect the parent, unless
499 the parent's 'power.ignore_children' flag is set.  Namely, in that case the
500 parent won't be able to suspend at run time, using the PM core's helper
501 functions, as long as the child's status is 'active', even if the child's
502 runtime PM is still disabled (i.e. pm_runtime_enable() hasn't been called for
503 the child yet or pm_runtime_disable() has been called for it).  For this reason,
504 once pm_runtime_set_active() has been called for the device, pm_runtime_enable()
505 should be called for it too as soon as reasonably possible or its runtime PM
506 status should be changed back to 'suspended' with the help of
507 pm_runtime_set_suspended().
508
509 If the default initial runtime PM status of the device (i.e. 'suspended')
510 reflects the actual state of the device, its bus type's or its driver's
511 ->probe() callback will likely need to wake it up using one of the PM core's
512 helper functions described in Section 4.  In that case, pm_runtime_resume()
513 should be used.  Of course, for this purpose the device's runtime PM has to be
514 enabled earlier by calling pm_runtime_enable().
515
516 If the device bus type's or driver's ->probe() callback runs
517 pm_runtime_suspend() or pm_runtime_idle() or their asynchronous counterparts,
518 they will fail returning -EAGAIN, because the device's usage counter is
519 incremented by the driver core before executing ->probe().  Still, it may be
520 desirable to suspend the device as soon as ->probe() has finished, so the driver
521 core uses pm_runtime_put_sync() to invoke the subsystem-level idle callback for
522 the device at that time.
523
524 Moreover, the driver core prevents runtime PM callbacks from racing with the bus
525 notifier callback in __device_release_driver(), which is necessary, because the
526 notifier is used by some subsystems to carry out operations affecting the
527 runtime PM functionality.  It does so by calling pm_runtime_get_sync() before
528 driver_sysfs_remove() and the BUS_NOTIFY_UNBIND_DRIVER notifications.  This
529 resumes the device if it's in the suspended state and prevents it from
530 being suspended again while those routines are being executed.
531
532 To allow bus types and drivers to put devices into the suspended state by
533 calling pm_runtime_suspend() from their ->remove() routines, the driver core
534 executes pm_runtime_put_sync() after running the BUS_NOTIFY_UNBIND_DRIVER
535 notifications in __device_release_driver().  This requires bus types and
536 drivers to make their ->remove() callbacks avoid races with runtime PM directly,
537 but also it allows of more flexibility in the handling of devices during the
538 removal of their drivers.
539
540 The user space can effectively disallow the driver of the device to power manage
541 it at run time by changing the value of its /sys/devices/.../power/control
542 attribute to "on", which causes pm_runtime_forbid() to be called.  In principle,
543 this mechanism may also be used by the driver to effectively turn off the
544 runtime power management of the device until the user space turns it on.
545 Namely, during the initialization the driver can make sure that the runtime PM
546 status of the device is 'active' and call pm_runtime_forbid().  It should be
547 noted, however, that if the user space has already intentionally changed the
548 value of /sys/devices/.../power/control to "auto" to allow the driver to power
549 manage the device at run time, the driver may confuse it by using
550 pm_runtime_forbid() this way.
551
552 6. Runtime PM and System Sleep
553
554 Runtime PM and system sleep (i.e., system suspend and hibernation, also known
555 as suspend-to-RAM and suspend-to-disk) interact with each other in a couple of
556 ways.  If a device is active when a system sleep starts, everything is
557 straightforward.  But what should happen if the device is already suspended?
558
559 The device may have different wake-up settings for runtime PM and system sleep.
560 For example, remote wake-up may be enabled for runtime suspend but disallowed
561 for system sleep (device_may_wakeup(dev) returns 'false').  When this happens,
562 the subsystem-level system suspend callback is responsible for changing the
563 device's wake-up setting (it may leave that to the device driver's system
564 suspend routine).  It may be necessary to resume the device and suspend it again
565 in order to do so.  The same is true if the driver uses different power levels
566 or other settings for runtime suspend and system sleep.
567
568 During system resume, the simplest approach is to bring all devices back to full
569 power, even if they had been suspended before the system suspend began.  There
570 are several reasons for this, including:
571
572   * The device might need to switch power levels, wake-up settings, etc.
573
574   * Remote wake-up events might have been lost by the firmware.
575
576   * The device's children may need the device to be at full power in order
577     to resume themselves.
578
579   * The driver's idea of the device state may not agree with the device's
580     physical state.  This can happen during resume from hibernation.
581
582   * The device might need to be reset.
583
584   * Even though the device was suspended, if its usage counter was > 0 then most
585     likely it would need a runtime resume in the near future anyway.
586
587 If the device had been suspended before the system suspend began and it's
588 brought back to full power during resume, then its runtime PM status will have
589 to be updated to reflect the actual post-system sleep status.  The way to do
590 this is:
591
592         pm_runtime_disable(dev);
593         pm_runtime_set_active(dev);
594         pm_runtime_enable(dev);
595
596 The PM core always increments the runtime usage counter before calling the
597 ->suspend() callback and decrements it after calling the ->resume() callback.
598 Hence disabling runtime PM temporarily like this will not cause any runtime
599 suspend attempts to be permanently lost.  If the usage count goes to zero
600 following the return of the ->resume() callback, the ->runtime_idle() callback
601 will be invoked as usual.
602
603 On some systems, however, system sleep is not entered through a global firmware
604 or hardware operation.  Instead, all hardware components are put into low-power
605 states directly by the kernel in a coordinated way.  Then, the system sleep
606 state effectively follows from the states the hardware components end up in
607 and the system is woken up from that state by a hardware interrupt or a similar
608 mechanism entirely under the kernel's control.  As a result, the kernel never
609 gives control away and the states of all devices during resume are precisely
610 known to it.  If that is the case and none of the situations listed above takes
611 place (in particular, if the system is not waking up from hibernation), it may
612 be more efficient to leave the devices that had been suspended before the system
613 suspend began in the suspended state.
614
615 The PM core does its best to reduce the probability of race conditions between
616 the runtime PM and system suspend/resume (and hibernation) callbacks by carrying
617 out the following operations:
618
619   * During system suspend it calls pm_runtime_get_noresume() and
620     pm_runtime_barrier() for every device right before executing the
621     subsystem-level .suspend() callback for it.  In addition to that it calls
622     pm_runtime_disable() for every device right after executing the
623     subsystem-level .suspend() callback for it.
624
625   * During system resume it calls pm_runtime_enable() and pm_runtime_put_sync()
626     for every device right before and right after executing the subsystem-level
627     .resume() callback for it, respectively.
628
629 7. Generic subsystem callbacks
630
631 Subsystems may wish to conserve code space by using the set of generic power
632 management callbacks provided by the PM core, defined in
633 driver/base/power/generic_ops.c:
634
635   int pm_generic_runtime_idle(struct device *dev);
636     - invoke the ->runtime_idle() callback provided by the driver of this
637       device, if defined, and call pm_runtime_suspend() for this device if the
638       return value is 0 or the callback is not defined
639
640   int pm_generic_runtime_suspend(struct device *dev);
641     - invoke the ->runtime_suspend() callback provided by the driver of this
642       device and return its result, or return -EINVAL if not defined
643
644   int pm_generic_runtime_resume(struct device *dev);
645     - invoke the ->runtime_resume() callback provided by the driver of this
646       device and return its result, or return -EINVAL if not defined
647
648   int pm_generic_suspend(struct device *dev);
649     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->suspend()
650       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
651       defined
652
653   int pm_generic_suspend_noirq(struct device *dev);
654     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->suspend_noirq()
655       callback provided by the device's driver and return its result, or return
656       0 if not defined
657
658   int pm_generic_resume(struct device *dev);
659     - invoke the ->resume() callback provided by the driver of this device and,
660       if successful, change the device's runtime PM status to 'active'
661
662   int pm_generic_resume_noirq(struct device *dev);
663     - invoke the ->resume_noirq() callback provided by the driver of this device
664
665   int pm_generic_freeze(struct device *dev);
666     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->freeze()
667       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
668       defined
669
670   int pm_generic_freeze_noirq(struct device *dev);
671     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->freeze_noirq()
672       callback provided by the device's driver and return its result, or return
673       0 if not defined
674
675   int pm_generic_thaw(struct device *dev);
676     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->thaw()
677       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
678       defined
679
680   int pm_generic_thaw_noirq(struct device *dev);
681     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->thaw_noirq()
682       callback provided by the device's driver and return its result, or return
683       0 if not defined
684
685   int pm_generic_poweroff(struct device *dev);
686     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->poweroff()
687       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
688       defined
689
690   int pm_generic_poweroff_noirq(struct device *dev);
691     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", run the ->poweroff_noirq()
692       callback provided by the device's driver and return its result, or return
693       0 if not defined
694
695   int pm_generic_restore(struct device *dev);
696     - invoke the ->restore() callback provided by the driver of this device and,
697       if successful, change the device's runtime PM status to 'active'
698
699   int pm_generic_restore_noirq(struct device *dev);
700     - invoke the ->restore_noirq() callback provided by the device's driver
701
702 These functions can be assigned to the ->runtime_idle(), ->runtime_suspend(),
703 ->runtime_resume(), ->suspend(), ->suspend_noirq(), ->resume(),
704 ->resume_noirq(), ->freeze(), ->freeze_noirq(), ->thaw(), ->thaw_noirq(),
705 ->poweroff(), ->poweroff_noirq(), ->restore(), ->restore_noirq() callback
706 pointers in the subsystem-level dev_pm_ops structures.
707
708 If a subsystem wishes to use all of them at the same time, it can simply assign
709 the GENERIC_SUBSYS_PM_OPS macro, defined in include/linux/pm.h, to its
710 dev_pm_ops structure pointer.
711
712 Device drivers that wish to use the same function as a system suspend, freeze,
713 poweroff and runtime suspend callback, and similarly for system resume, thaw,
714 restore, and runtime resume, can achieve this with the help of the
715 UNIVERSAL_DEV_PM_OPS macro defined in include/linux/pm.h (possibly setting its
716 last argument to NULL).
717
718 8. "No-Callback" Devices
719
720 Some "devices" are only logical sub-devices of their parent and cannot be
721 power-managed on their own.  (The prototype example is a USB interface.  Entire
722 USB devices can go into low-power mode or send wake-up requests, but neither is
723 possible for individual interfaces.)  The drivers for these devices have no
724 need of runtime PM callbacks; if the callbacks did exist, ->runtime_suspend()
725 and ->runtime_resume() would always return 0 without doing anything else and
726 ->runtime_idle() would always call pm_runtime_suspend().
727
728 Subsystems can tell the PM core about these devices by calling
729 pm_runtime_no_callbacks().  This should be done after the device structure is
730 initialized and before it is registered (although after device registration is
731 also okay).  The routine will set the device's power.no_callbacks flag and
732 prevent the non-debugging runtime PM sysfs attributes from being created.
733
734 When power.no_callbacks is set, the PM core will not invoke the
735 ->runtime_idle(), ->runtime_suspend(), or ->runtime_resume() callbacks.
736 Instead it will assume that suspends and resumes always succeed and that idle
737 devices should be suspended.
738
739 As a consequence, the PM core will never directly inform the device's subsystem
740 or driver about runtime power changes.  Instead, the driver for the device's
741 parent must take responsibility for telling the device's driver when the
742 parent's power state changes.
743
744 9. Autosuspend, or automatically-delayed suspends
745
746 Changing a device's power state isn't free; it requires both time and energy.
747 A device should be put in a low-power state only when there's some reason to
748 think it will remain in that state for a substantial time.  A common heuristic
749 says that a device which hasn't been used for a while is liable to remain
750 unused; following this advice, drivers should not allow devices to be suspended
751 at runtime until they have been inactive for some minimum period.  Even when
752 the heuristic ends up being non-optimal, it will still prevent devices from
753 "bouncing" too rapidly between low-power and full-power states.
754
755 The term "autosuspend" is an historical remnant.  It doesn't mean that the
756 device is automatically suspended (the subsystem or driver still has to call
757 the appropriate PM routines); rather it means that runtime suspends will
758 automatically be delayed until the desired period of inactivity has elapsed.
759
760 Inactivity is determined based on the power.last_busy field.  Drivers should
761 call pm_runtime_mark_last_busy() to update this field after carrying out I/O,
762 typically just before calling pm_runtime_put_autosuspend().  The desired length
763 of the inactivity period is a matter of policy.  Subsystems can set this length
764 initially by calling pm_runtime_set_autosuspend_delay(), but after device
765 registration the length should be controlled by user space, using the
766 /sys/devices/.../power/autosuspend_delay_ms attribute.
767
768 In order to use autosuspend, subsystems or drivers must call
769 pm_runtime_use_autosuspend() (preferably before registering the device), and
770 thereafter they should use the various *_autosuspend() helper functions instead
771 of the non-autosuspend counterparts:
772
773         Instead of: pm_runtime_suspend    use: pm_runtime_autosuspend;
774         Instead of: pm_schedule_suspend   use: pm_request_autosuspend;
775         Instead of: pm_runtime_put        use: pm_runtime_put_autosuspend;
776         Instead of: pm_runtime_put_sync   use: pm_runtime_put_sync_autosuspend.
777
778 Drivers may also continue to use the non-autosuspend helper functions; they
779 will behave normally, not taking the autosuspend delay into account.
780 Similarly, if the power.use_autosuspend field isn't set then the autosuspend
781 helper functions will behave just like the non-autosuspend counterparts.
782
783 The implementation is well suited for asynchronous use in interrupt contexts.
784 However such use inevitably involves races, because the PM core can't
785 synchronize ->runtime_suspend() callbacks with the arrival of I/O requests.
786 This synchronization must be handled by the driver, using its private lock.
787 Here is a schematic pseudo-code example:
788
789         foo_read_or_write(struct foo_priv *foo, void *data)
790         {
791                 lock(&foo->private_lock);
792                 add_request_to_io_queue(foo, data);
793                 if (foo->num_pending_requests++ == 0)
794                         pm_runtime_get(&foo->dev);
795                 if (!foo->is_suspended)
796                         foo_process_next_request(foo);
797                 unlock(&foo->private_lock);
798         }
799
800         foo_io_completion(struct foo_priv *foo, void *req)
801         {
802                 lock(&foo->private_lock);
803                 if (--foo->num_pending_requests == 0) {
804                         pm_runtime_mark_last_busy(&foo->dev);
805                         pm_runtime_put_autosuspend(&foo->dev);
806                 } else {
807                         foo_process_next_request(foo);
808                 }
809                 unlock(&foo->private_lock);
810                 /* Send req result back to the user ... */
811         }
812
813         int foo_runtime_suspend(struct device *dev)
814         {
815                 struct foo_priv foo = container_of(dev, ...);
816                 int ret = 0;
817
818                 lock(&foo->private_lock);
819                 if (foo->num_pending_requests > 0) {
820                         ret = -EBUSY;
821                 } else {
822                         /* ... suspend the device ... */
823                         foo->is_suspended = 1;
824                 }
825                 unlock(&foo->private_lock);
826                 return ret;
827         }
828
829         int foo_runtime_resume(struct device *dev)
830         {
831                 struct foo_priv foo = container_of(dev, ...);
832
833                 lock(&foo->private_lock);
834                 /* ... resume the device ... */
835                 foo->is_suspended = 0;
836                 pm_runtime_mark_last_busy(&foo->dev);
837                 if (foo->num_pending_requests > 0)
838                         foo_process_requests(foo);
839                 unlock(&foo->private_lock);
840                 return 0;
841         }
842
843 The important point is that after foo_io_completion() asks for an autosuspend,
844 the foo_runtime_suspend() callback may race with foo_read_or_write().
845 Therefore foo_runtime_suspend() has to check whether there are any pending I/O
846 requests (while holding the private lock) before allowing the suspend to
847 proceed.
848
849 In addition, the power.autosuspend_delay field can be changed by user space at
850 any time.  If a driver cares about this, it can call
851 pm_runtime_autosuspend_expiration() from within the ->runtime_suspend()
852 callback while holding its private lock.  If the function returns a nonzero
853 value then the delay has not yet expired and the callback should return
854 -EAGAIN.