x86/smpboot: Init apic mapping before usage
[cascardo/linux.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 (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 functions (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 functions 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   int pm_runtime_get_if_in_use(struct device *dev);
375     - return -EINVAL if 'power.disable_depth' is nonzero; otherwise, if the
376       runtime PM status is RPM_ACTIVE and the runtime PM usage counter is
377       nonzero, increment the counter and return 1; otherwise return 0 without
378       changing the counter
379
380   void pm_runtime_put_noidle(struct device *dev);
381     - decrement the device's usage counter
382
383   int pm_runtime_put(struct device *dev);
384     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
385       pm_request_idle(dev) and return its result
386
387   int pm_runtime_put_autosuspend(struct device *dev);
388     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
389       pm_request_autosuspend(dev) and return its result
390
391   int pm_runtime_put_sync(struct device *dev);
392     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
393       pm_runtime_idle(dev) and return its result
394
395   int pm_runtime_put_sync_suspend(struct device *dev);
396     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
397       pm_runtime_suspend(dev) and return its result
398
399   int pm_runtime_put_sync_autosuspend(struct device *dev);
400     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
401       pm_runtime_autosuspend(dev) and return its result
402
403   void pm_runtime_enable(struct device *dev);
404     - decrement the device's 'power.disable_depth' field; if that field is equal
405       to zero, the runtime PM helper functions can execute subsystem-level
406       callbacks described in Section 2 for the device
407
408   int pm_runtime_disable(struct device *dev);
409     - increment the device's 'power.disable_depth' field (if the value of that
410       field was previously zero, this prevents subsystem-level runtime PM
411       callbacks from being run for the device), make sure that all of the
412       pending runtime PM operations on the device are either completed or
413       canceled; returns 1 if there was a resume request pending and it was
414       necessary to execute the subsystem-level resume callback for the device
415       to satisfy that request, otherwise 0 is returned
416
417   int pm_runtime_barrier(struct device *dev);
418     - check if there's a resume request pending for the device and resume it
419       (synchronously) in that case, cancel any other pending runtime PM requests
420       regarding it and wait for all runtime PM operations on it in progress to
421       complete; returns 1 if there was a resume request pending and it was
422       necessary to execute the subsystem-level resume callback for the device to
423       satisfy that request, otherwise 0 is returned
424
425   void pm_suspend_ignore_children(struct device *dev, bool enable);
426     - set/unset the power.ignore_children flag of the device
427
428   int pm_runtime_set_active(struct device *dev);
429     - clear the device's 'power.runtime_error' flag, set the device's runtime
430       PM status to 'active' and update its parent's counter of 'active'
431       children as appropriate (it is only valid to use this function if
432       'power.runtime_error' is set or 'power.disable_depth' is greater than
433       zero); it will fail and return error code if the device has a parent
434       which is not active and the 'power.ignore_children' flag of which is unset
435
436   void pm_runtime_set_suspended(struct device *dev);
437     - clear the device's 'power.runtime_error' flag, set the device's runtime
438       PM status to 'suspended' and update its parent's counter of 'active'
439       children as appropriate (it is only valid to use this function if
440       'power.runtime_error' is set or 'power.disable_depth' is greater than
441       zero)
442
443   bool pm_runtime_active(struct device *dev);
444     - return true if the device's runtime PM status is 'active' or its
445       'power.disable_depth' field is not equal to zero, or false otherwise
446
447   bool pm_runtime_suspended(struct device *dev);
448     - return true if the device's runtime PM status is 'suspended' and its
449       'power.disable_depth' field is equal to zero, or false otherwise
450
451   bool pm_runtime_status_suspended(struct device *dev);
452     - return true if the device's runtime PM status is 'suspended'
453
454   void pm_runtime_allow(struct device *dev);
455     - set the power.runtime_auto flag for the device and decrease its usage
456       counter (used by the /sys/devices/.../power/control interface to
457       effectively allow the device to be power managed at run time)
458
459   void pm_runtime_forbid(struct device *dev);
460     - unset the power.runtime_auto flag for the device and increase its usage
461       counter (used by the /sys/devices/.../power/control interface to
462       effectively prevent the device from being power managed at run time)
463
464   void pm_runtime_no_callbacks(struct device *dev);
465     - set the power.no_callbacks flag for the device and remove the runtime
466       PM attributes from /sys/devices/.../power (or prevent them from being
467       added when the device is registered)
468
469   void pm_runtime_irq_safe(struct device *dev);
470     - set the power.irq_safe flag for the device, causing the runtime-PM
471       callbacks to be invoked with interrupts off
472
473   bool pm_runtime_is_irq_safe(struct device *dev);
474     - return true if power.irq_safe flag was set for the device, causing
475       the runtime-PM callbacks to be invoked with interrupts off
476
477   void pm_runtime_mark_last_busy(struct device *dev);
478     - set the power.last_busy field to the current time
479
480   void pm_runtime_use_autosuspend(struct device *dev);
481     - set the power.use_autosuspend flag, enabling autosuspend delays
482
483   void pm_runtime_dont_use_autosuspend(struct device *dev);
484     - clear the power.use_autosuspend flag, disabling autosuspend delays
485
486   void pm_runtime_set_autosuspend_delay(struct device *dev, int delay);
487     - set the power.autosuspend_delay value to 'delay' (expressed in
488       milliseconds); if 'delay' is negative then runtime suspends are
489       prevented
490
491   unsigned long pm_runtime_autosuspend_expiration(struct device *dev);
492     - calculate the time when the current autosuspend delay period will expire,
493       based on power.last_busy and power.autosuspend_delay; if the delay time
494       is 1000 ms or larger then the expiration time is rounded up to the
495       nearest second; returns 0 if the delay period has already expired or
496       power.use_autosuspend isn't set, otherwise returns the expiration time
497       in jiffies
498
499 It is safe to execute the following helper functions from interrupt context:
500
501 pm_request_idle()
502 pm_request_autosuspend()
503 pm_schedule_suspend()
504 pm_request_resume()
505 pm_runtime_get_noresume()
506 pm_runtime_get()
507 pm_runtime_put_noidle()
508 pm_runtime_put()
509 pm_runtime_put_autosuspend()
510 pm_runtime_enable()
511 pm_suspend_ignore_children()
512 pm_runtime_set_active()
513 pm_runtime_set_suspended()
514 pm_runtime_suspended()
515 pm_runtime_mark_last_busy()
516 pm_runtime_autosuspend_expiration()
517
518 If pm_runtime_irq_safe() has been called for a device then the following helper
519 functions may also be used in interrupt context:
520
521 pm_runtime_idle()
522 pm_runtime_suspend()
523 pm_runtime_autosuspend()
524 pm_runtime_resume()
525 pm_runtime_get_sync()
526 pm_runtime_put_sync()
527 pm_runtime_put_sync_suspend()
528 pm_runtime_put_sync_autosuspend()
529
530 5. Runtime PM Initialization, Device Probing and Removal
531
532 Initially, the runtime PM is disabled for all devices, which means that the
533 majority of the runtime PM helper functions described in Section 4 will return
534 -EAGAIN until pm_runtime_enable() is called for the device.
535
536 In addition to that, the initial runtime PM status of all devices is
537 'suspended', but it need not reflect the actual physical state of the device.
538 Thus, if the device is initially active (i.e. it is able to process I/O), its
539 runtime PM status must be changed to 'active', with the help of
540 pm_runtime_set_active(), before pm_runtime_enable() is called for the device.
541
542 However, if the device has a parent and the parent's runtime PM is enabled,
543 calling pm_runtime_set_active() for the device will affect the parent, unless
544 the parent's 'power.ignore_children' flag is set.  Namely, in that case the
545 parent won't be able to suspend at run time, using the PM core's helper
546 functions, as long as the child's status is 'active', even if the child's
547 runtime PM is still disabled (i.e. pm_runtime_enable() hasn't been called for
548 the child yet or pm_runtime_disable() has been called for it).  For this reason,
549 once pm_runtime_set_active() has been called for the device, pm_runtime_enable()
550 should be called for it too as soon as reasonably possible or its runtime PM
551 status should be changed back to 'suspended' with the help of
552 pm_runtime_set_suspended().
553
554 If the default initial runtime PM status of the device (i.e. 'suspended')
555 reflects the actual state of the device, its bus type's or its driver's
556 ->probe() callback will likely need to wake it up using one of the PM core's
557 helper functions described in Section 4.  In that case, pm_runtime_resume()
558 should be used.  Of course, for this purpose the device's runtime PM has to be
559 enabled earlier by calling pm_runtime_enable().
560
561 Note, if the device may execute pm_runtime calls during the probe (such as
562 if it is registers with a subsystem that may call back in) then the
563 pm_runtime_get_sync() call paired with a pm_runtime_put() call will be
564 appropriate to ensure that the device is not put back to sleep during the
565 probe. This can happen with systems such as the network device layer.
566
567 It may be desirable to suspend the device once ->probe() has finished.
568 Therefore the driver core uses the asyncronous pm_request_idle() to submit a
569 request to execute the subsystem-level idle callback for the device at that
570 time.  A driver that makes use of the runtime autosuspend feature, may want to
571 update the last busy mark before returning from ->probe().
572
573 Moreover, the driver core prevents runtime PM callbacks from racing with the bus
574 notifier callback in __device_release_driver(), which is necessary, because the
575 notifier is used by some subsystems to carry out operations affecting the
576 runtime PM functionality.  It does so by calling pm_runtime_get_sync() before
577 driver_sysfs_remove() and the BUS_NOTIFY_UNBIND_DRIVER notifications.  This
578 resumes the device if it's in the suspended state and prevents it from
579 being suspended again while those routines are being executed.
580
581 To allow bus types and drivers to put devices into the suspended state by
582 calling pm_runtime_suspend() from their ->remove() routines, the driver core
583 executes pm_runtime_put_sync() after running the BUS_NOTIFY_UNBIND_DRIVER
584 notifications in __device_release_driver().  This requires bus types and
585 drivers to make their ->remove() callbacks avoid races with runtime PM directly,
586 but also it allows of more flexibility in the handling of devices during the
587 removal of their drivers.
588
589 Drivers in ->remove() callback should undo the runtime PM changes done
590 in ->probe(). Usually this means calling pm_runtime_disable(),
591 pm_runtime_dont_use_autosuspend() etc.
592
593 The user space can effectively disallow the driver of the device to power manage
594 it at run time by changing the value of its /sys/devices/.../power/control
595 attribute to "on", which causes pm_runtime_forbid() to be called.  In principle,
596 this mechanism may also be used by the driver to effectively turn off the
597 runtime power management of the device until the user space turns it on.
598 Namely, during the initialization the driver can make sure that the runtime PM
599 status of the device is 'active' and call pm_runtime_forbid().  It should be
600 noted, however, that if the user space has already intentionally changed the
601 value of /sys/devices/.../power/control to "auto" to allow the driver to power
602 manage the device at run time, the driver may confuse it by using
603 pm_runtime_forbid() this way.
604
605 6. Runtime PM and System Sleep
606
607 Runtime PM and system sleep (i.e., system suspend and hibernation, also known
608 as suspend-to-RAM and suspend-to-disk) interact with each other in a couple of
609 ways.  If a device is active when a system sleep starts, everything is
610 straightforward.  But what should happen if the device is already suspended?
611
612 The device may have different wake-up settings for runtime PM and system sleep.
613 For example, remote wake-up may be enabled for runtime suspend but disallowed
614 for system sleep (device_may_wakeup(dev) returns 'false').  When this happens,
615 the subsystem-level system suspend callback is responsible for changing the
616 device's wake-up setting (it may leave that to the device driver's system
617 suspend routine).  It may be necessary to resume the device and suspend it again
618 in order to do so.  The same is true if the driver uses different power levels
619 or other settings for runtime suspend and system sleep.
620
621 During system resume, the simplest approach is to bring all devices back to full
622 power, even if they had been suspended before the system suspend began.  There
623 are several reasons for this, including:
624
625   * The device might need to switch power levels, wake-up settings, etc.
626
627   * Remote wake-up events might have been lost by the firmware.
628
629   * The device's children may need the device to be at full power in order
630     to resume themselves.
631
632   * The driver's idea of the device state may not agree with the device's
633     physical state.  This can happen during resume from hibernation.
634
635   * The device might need to be reset.
636
637   * Even though the device was suspended, if its usage counter was > 0 then most
638     likely it would need a runtime resume in the near future anyway.
639
640 If the device had been suspended before the system suspend began and it's
641 brought back to full power during resume, then its runtime PM status will have
642 to be updated to reflect the actual post-system sleep status.  The way to do
643 this is:
644
645         pm_runtime_disable(dev);
646         pm_runtime_set_active(dev);
647         pm_runtime_enable(dev);
648
649 The PM core always increments the runtime usage counter before calling the
650 ->suspend() callback and decrements it after calling the ->resume() callback.
651 Hence disabling runtime PM temporarily like this will not cause any runtime
652 suspend attempts to be permanently lost.  If the usage count goes to zero
653 following the return of the ->resume() callback, the ->runtime_idle() callback
654 will be invoked as usual.
655
656 On some systems, however, system sleep is not entered through a global firmware
657 or hardware operation.  Instead, all hardware components are put into low-power
658 states directly by the kernel in a coordinated way.  Then, the system sleep
659 state effectively follows from the states the hardware components end up in
660 and the system is woken up from that state by a hardware interrupt or a similar
661 mechanism entirely under the kernel's control.  As a result, the kernel never
662 gives control away and the states of all devices during resume are precisely
663 known to it.  If that is the case and none of the situations listed above takes
664 place (in particular, if the system is not waking up from hibernation), it may
665 be more efficient to leave the devices that had been suspended before the system
666 suspend began in the suspended state.
667
668 To this end, the PM core provides a mechanism allowing some coordination between
669 different levels of device hierarchy.  Namely, if a system suspend .prepare()
670 callback returns a positive number for a device, that indicates to the PM core
671 that the device appears to be runtime-suspended and its state is fine, so it
672 may be left in runtime suspend provided that all of its descendants are also
673 left in runtime suspend.  If that happens, the PM core will not execute any
674 system suspend and resume callbacks for all of those devices, except for the
675 complete callback, which is then entirely responsible for handling the device
676 as appropriate.  This only applies to system suspend transitions that are not
677 related to hibernation (see Documentation/power/devices.txt for more
678 information).
679
680 The PM core does its best to reduce the probability of race conditions between
681 the runtime PM and system suspend/resume (and hibernation) callbacks by carrying
682 out the following operations:
683
684   * During system suspend pm_runtime_get_noresume() is called for every device
685     right before executing the subsystem-level .prepare() callback for it and
686     pm_runtime_barrier() is called for every device right before executing the
687     subsystem-level .suspend() callback for it.  In addition to that the PM core
688     calls  __pm_runtime_disable() with 'false' as the second argument for every
689     device right before executing the subsystem-level .suspend_late() callback
690     for it.
691
692   * During system resume pm_runtime_enable() and pm_runtime_put() are called for
693     every device right after executing the subsystem-level .resume_early()
694     callback and right after executing the subsystem-level .complete() callback
695     for it, respectively.
696
697 7. Generic subsystem callbacks
698
699 Subsystems may wish to conserve code space by using the set of generic power
700 management callbacks provided by the PM core, defined in
701 driver/base/power/generic_ops.c:
702
703   int pm_generic_runtime_suspend(struct device *dev);
704     - invoke the ->runtime_suspend() callback provided by the driver of this
705       device and return its result, or return 0 if not defined
706
707   int pm_generic_runtime_resume(struct device *dev);
708     - invoke the ->runtime_resume() callback provided by the driver of this
709       device and return its result, or return 0 if not defined
710
711   int pm_generic_suspend(struct device *dev);
712     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->suspend()
713       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
714       defined
715
716   int pm_generic_suspend_noirq(struct device *dev);
717     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->suspend_noirq()
718       callback provided by the device's driver and return its result, or return
719       0 if not defined
720
721   int pm_generic_resume(struct device *dev);
722     - invoke the ->resume() callback provided by the driver of this device and,
723       if successful, change the device's runtime PM status to 'active'
724
725   int pm_generic_resume_noirq(struct device *dev);
726     - invoke the ->resume_noirq() callback provided by the driver of this device
727
728   int pm_generic_freeze(struct device *dev);
729     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->freeze()
730       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
731       defined
732
733   int pm_generic_freeze_noirq(struct device *dev);
734     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->freeze_noirq()
735       callback provided by the device's driver and return its result, or return
736       0 if not defined
737
738   int pm_generic_thaw(struct device *dev);
739     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->thaw()
740       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
741       defined
742
743   int pm_generic_thaw_noirq(struct device *dev);
744     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->thaw_noirq()
745       callback provided by the device's driver and return its result, or return
746       0 if not defined
747
748   int pm_generic_poweroff(struct device *dev);
749     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->poweroff()
750       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
751       defined
752
753   int pm_generic_poweroff_noirq(struct device *dev);
754     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", run the ->poweroff_noirq()
755       callback provided by the device's driver and return its result, or return
756       0 if not defined
757
758   int pm_generic_restore(struct device *dev);
759     - invoke the ->restore() callback provided by the driver of this device and,
760       if successful, change the device's runtime PM status to 'active'
761
762   int pm_generic_restore_noirq(struct device *dev);
763     - invoke the ->restore_noirq() callback provided by the device's driver
764
765 These functions are the defaults used by the PM core, if a subsystem doesn't
766 provide its own callbacks for ->runtime_idle(), ->runtime_suspend(),
767 ->runtime_resume(), ->suspend(), ->suspend_noirq(), ->resume(),
768 ->resume_noirq(), ->freeze(), ->freeze_noirq(), ->thaw(), ->thaw_noirq(),
769 ->poweroff(), ->poweroff_noirq(), ->restore(), ->restore_noirq() in the
770 subsystem-level dev_pm_ops structure.
771
772 Device drivers that wish to use the same function as a system suspend, freeze,
773 poweroff and runtime suspend callback, and similarly for system resume, thaw,
774 restore, and runtime resume, can achieve this with the help of the
775 UNIVERSAL_DEV_PM_OPS macro defined in include/linux/pm.h (possibly setting its
776 last argument to NULL).
777
778 8. "No-Callback" Devices
779
780 Some "devices" are only logical sub-devices of their parent and cannot be
781 power-managed on their own.  (The prototype example is a USB interface.  Entire
782 USB devices can go into low-power mode or send wake-up requests, but neither is
783 possible for individual interfaces.)  The drivers for these devices have no
784 need of runtime PM callbacks; if the callbacks did exist, ->runtime_suspend()
785 and ->runtime_resume() would always return 0 without doing anything else and
786 ->runtime_idle() would always call pm_runtime_suspend().
787
788 Subsystems can tell the PM core about these devices by calling
789 pm_runtime_no_callbacks().  This should be done after the device structure is
790 initialized and before it is registered (although after device registration is
791 also okay).  The routine will set the device's power.no_callbacks flag and
792 prevent the non-debugging runtime PM sysfs attributes from being created.
793
794 When power.no_callbacks is set, the PM core will not invoke the
795 ->runtime_idle(), ->runtime_suspend(), or ->runtime_resume() callbacks.
796 Instead it will assume that suspends and resumes always succeed and that idle
797 devices should be suspended.
798
799 As a consequence, the PM core will never directly inform the device's subsystem
800 or driver about runtime power changes.  Instead, the driver for the device's
801 parent must take responsibility for telling the device's driver when the
802 parent's power state changes.
803
804 9. Autosuspend, or automatically-delayed suspends
805
806 Changing a device's power state isn't free; it requires both time and energy.
807 A device should be put in a low-power state only when there's some reason to
808 think it will remain in that state for a substantial time.  A common heuristic
809 says that a device which hasn't been used for a while is liable to remain
810 unused; following this advice, drivers should not allow devices to be suspended
811 at runtime until they have been inactive for some minimum period.  Even when
812 the heuristic ends up being non-optimal, it will still prevent devices from
813 "bouncing" too rapidly between low-power and full-power states.
814
815 The term "autosuspend" is an historical remnant.  It doesn't mean that the
816 device is automatically suspended (the subsystem or driver still has to call
817 the appropriate PM routines); rather it means that runtime suspends will
818 automatically be delayed until the desired period of inactivity has elapsed.
819
820 Inactivity is determined based on the power.last_busy field.  Drivers should
821 call pm_runtime_mark_last_busy() to update this field after carrying out I/O,
822 typically just before calling pm_runtime_put_autosuspend().  The desired length
823 of the inactivity period is a matter of policy.  Subsystems can set this length
824 initially by calling pm_runtime_set_autosuspend_delay(), but after device
825 registration the length should be controlled by user space, using the
826 /sys/devices/.../power/autosuspend_delay_ms attribute.
827
828 In order to use autosuspend, subsystems or drivers must call
829 pm_runtime_use_autosuspend() (preferably before registering the device), and
830 thereafter they should use the various *_autosuspend() helper functions instead
831 of the non-autosuspend counterparts:
832
833         Instead of: pm_runtime_suspend    use: pm_runtime_autosuspend;
834         Instead of: pm_schedule_suspend   use: pm_request_autosuspend;
835         Instead of: pm_runtime_put        use: pm_runtime_put_autosuspend;
836         Instead of: pm_runtime_put_sync   use: pm_runtime_put_sync_autosuspend.
837
838 Drivers may also continue to use the non-autosuspend helper functions; they
839 will behave normally, not taking the autosuspend delay into account.
840 Similarly, if the power.use_autosuspend field isn't set then the autosuspend
841 helper functions will behave just like the non-autosuspend counterparts.
842
843 Under some circumstances a driver or subsystem may want to prevent a device
844 from autosuspending immediately, even though the usage counter is zero and the
845 autosuspend delay time has expired.  If the ->runtime_suspend() callback
846 returns -EAGAIN or -EBUSY, and if the next autosuspend delay expiration time is
847 in the future (as it normally would be if the callback invoked
848 pm_runtime_mark_last_busy()), the PM core will automatically reschedule the
849 autosuspend.  The ->runtime_suspend() callback can't do this rescheduling
850 itself because no suspend requests of any kind are accepted while the device is
851 suspending (i.e., while the callback is running).
852
853 The implementation is well suited for asynchronous use in interrupt contexts.
854 However such use inevitably involves races, because the PM core can't
855 synchronize ->runtime_suspend() callbacks with the arrival of I/O requests.
856 This synchronization must be handled by the driver, using its private lock.
857 Here is a schematic pseudo-code example:
858
859         foo_read_or_write(struct foo_priv *foo, void *data)
860         {
861                 lock(&foo->private_lock);
862                 add_request_to_io_queue(foo, data);
863                 if (foo->num_pending_requests++ == 0)
864                         pm_runtime_get(&foo->dev);
865                 if (!foo->is_suspended)
866                         foo_process_next_request(foo);
867                 unlock(&foo->private_lock);
868         }
869
870         foo_io_completion(struct foo_priv *foo, void *req)
871         {
872                 lock(&foo->private_lock);
873                 if (--foo->num_pending_requests == 0) {
874                         pm_runtime_mark_last_busy(&foo->dev);
875                         pm_runtime_put_autosuspend(&foo->dev);
876                 } else {
877                         foo_process_next_request(foo);
878                 }
879                 unlock(&foo->private_lock);
880                 /* Send req result back to the user ... */
881         }
882
883         int foo_runtime_suspend(struct device *dev)
884         {
885                 struct foo_priv foo = container_of(dev, ...);
886                 int ret = 0;
887
888                 lock(&foo->private_lock);
889                 if (foo->num_pending_requests > 0) {
890                         ret = -EBUSY;
891                 } else {
892                         /* ... suspend the device ... */
893                         foo->is_suspended = 1;
894                 }
895                 unlock(&foo->private_lock);
896                 return ret;
897         }
898
899         int foo_runtime_resume(struct device *dev)
900         {
901                 struct foo_priv foo = container_of(dev, ...);
902
903                 lock(&foo->private_lock);
904                 /* ... resume the device ... */
905                 foo->is_suspended = 0;
906                 pm_runtime_mark_last_busy(&foo->dev);
907                 if (foo->num_pending_requests > 0)
908                         foo_process_next_request(foo);
909                 unlock(&foo->private_lock);
910                 return 0;
911         }
912
913 The important point is that after foo_io_completion() asks for an autosuspend,
914 the foo_runtime_suspend() callback may race with foo_read_or_write().
915 Therefore foo_runtime_suspend() has to check whether there are any pending I/O
916 requests (while holding the private lock) before allowing the suspend to
917 proceed.
918
919 In addition, the power.autosuspend_delay field can be changed by user space at
920 any time.  If a driver cares about this, it can call
921 pm_runtime_autosuspend_expiration() from within the ->runtime_suspend()
922 callback while holding its private lock.  If the function returns a nonzero
923 value then the delay has not yet expired and the callback should return
924 -EAGAIN.