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 synchronization
 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; call
 482       pm_runtime_get_sync if the flag was previously cleared and
 483       power.autosuspend_delay is negative
 484
 485   void pm_runtime_dont_use_autosuspend(struct device *dev);
 486     - clear the power.use_autosuspend flag, disabling autosuspend delays;
 487       decrement the device's usage counter if the flag was previously set and
 488       power.autosuspend_delay is negative; call pm_runtime_idle
 489
 490   void pm_runtime_set_autosuspend_delay(struct device *dev, int delay);
 491     - set the power.autosuspend_delay value to 'delay' (expressed in
 492       milliseconds); if 'delay' is negative then runtime suspends are
 493       prevented; if power.use_autosuspend is set, pm_runtime_get_sync may be
 494       called or the device's usage counter may be decremented and
 495       pm_runtime_idle called depending on if power.autosuspend_delay is
 496       changed to or from a negative value; if power.use_autosuspend is clear,
 497       pm_runtime_idle is called
 498
 499   unsigned long pm_runtime_autosuspend_expiration(struct device *dev);
 500     - calculate the time when the current autosuspend delay period will expire,
 501       based on power.last_busy and power.autosuspend_delay; if the delay time
 502       is 1000 ms or larger then the expiration time is rounded up to the
 503       nearest second; returns 0 if the delay period has already expired or
 504       power.use_autosuspend isn't set, otherwise returns the expiration time
 505       in jiffies
 506
 507 It is safe to execute the following helper functions from interrupt context:
 508
 509 pm_request_idle()
 510 pm_request_autosuspend()
 511 pm_schedule_suspend()
 512 pm_request_resume()
 513 pm_runtime_get_noresume()
 514 pm_runtime_get()
 515 pm_runtime_put_noidle()
 516 pm_runtime_put()
 517 pm_runtime_put_autosuspend()
 518 pm_runtime_enable()
 519 pm_suspend_ignore_children()
 520 pm_runtime_set_active()
 521 pm_runtime_set_suspended()
 522 pm_runtime_suspended()
 523 pm_runtime_mark_last_busy()
 524 pm_runtime_autosuspend_expiration()
 525
 526 If pm_runtime_irq_safe() has been called for a device then the following helper
 527 functions may also be used in interrupt context:
 528
 529 pm_runtime_idle()
 530 pm_runtime_suspend()
 531 pm_runtime_autosuspend()
 532 pm_runtime_resume()
 533 pm_runtime_get_sync()
 534 pm_runtime_put_sync()
 535 pm_runtime_put_sync_suspend()
 536 pm_runtime_put_sync_autosuspend()
 537
 538 5. Runtime PM Initialization, Device Probing and Removal
 539
 540 Initially, the runtime PM is disabled for all devices, which means that the
 541 majority of the runtime PM helper functions described in Section 4 will return
 542 -EAGAIN until pm_runtime_enable() is called for the device.
 543
 544 In addition to that, the initial runtime PM status of all devices is
 545 'suspended', but it need not reflect the actual physical state of the device.
 546 Thus, if the device is initially active (i.e. it is able to process I/O), its
 547 runtime PM status must be changed to 'active', with the help of
 548 pm_runtime_set_active(), before pm_runtime_enable() is called for the device.
 549
 550 However, if the device has a parent and the parent's runtime PM is enabled,
 551 calling pm_runtime_set_active() for the device will affect the parent, unless
 552 the parent's 'power.ignore_children' flag is set.  Namely, in that case the
 553 parent won't be able to suspend at run time, using the PM core's helper
 554 functions, as long as the child's status is 'active', even if the child's
 555 runtime PM is still disabled (i.e. pm_runtime_enable() hasn't been called for
 556 the child yet or pm_runtime_disable() has been called for it).  For this reason,
 557 once pm_runtime_set_active() has been called for the device, pm_runtime_enable()
 558 should be called for it too as soon as reasonably possible or its runtime PM
 559 status should be changed back to 'suspended' with the help of
 560 pm_runtime_set_suspended().
 561
 562 If the default initial runtime PM status of the device (i.e. 'suspended')
 563 reflects the actual state of the device, its bus type's or its driver's
 564 ->probe() callback will likely need to wake it up using one of the PM core's
 565 helper functions described in Section 4.  In that case, pm_runtime_resume()
 566 should be used.  Of course, for this purpose the device's runtime PM has to be
 567 enabled earlier by calling pm_runtime_enable().
 568
 569 Note, if the device may execute pm_runtime calls during the probe (such as
 570 if it is registers with a subsystem that may call back in) then the
 571 pm_runtime_get_sync() call paired with a pm_runtime_put() call will be
 572 appropriate to ensure that the device is not put back to sleep during the
 573 probe. This can happen with systems such as the network device layer.
 574
 575 It may be desirable to suspend the device once ->probe() has finished.
 576 Therefore the driver core uses the asynchronous pm_request_idle() to submit a
 577 request to execute the subsystem-level idle callback for the device at that
 578 time.  A driver that makes use of the runtime autosuspend feature, may want to
 579 update the last busy mark before returning from ->probe().
 580
 581 Moreover, the driver core prevents runtime PM callbacks from racing with the bus
 582 notifier callback in __device_release_driver(), which is necessary, because the
 583 notifier is used by some subsystems to carry out operations affecting the
 584 runtime PM functionality.  It does so by calling pm_runtime_get_sync() before
 585 driver_sysfs_remove() and the BUS_NOTIFY_UNBIND_DRIVER notifications.  This
 586 resumes the device if it's in the suspended state and prevents it from
 587 being suspended again while those routines are being executed.
 588
 589 To allow bus types and drivers to put devices into the suspended state by
 590 calling pm_runtime_suspend() from their ->remove() routines, the driver core
 591 executes pm_runtime_put_sync() after running the BUS_NOTIFY_UNBIND_DRIVER
 592 notifications in __device_release_driver().  This requires bus types and
 593 drivers to make their ->remove() callbacks avoid races with runtime PM directly,
 594 but also it allows of more flexibility in the handling of devices during the
 595 removal of their drivers.
 596
 597 Drivers in ->remove() callback should undo the runtime PM changes done
 598 in ->probe(). Usually this means calling pm_runtime_disable(),
 599 pm_runtime_dont_use_autosuspend() etc.
 600
 601 The user space can effectively disallow the driver of the device to power manage
 602 it at run time by changing the value of its /sys/devices/.../power/control
 603 attribute to "on", which causes pm_runtime_forbid() to be called.  In principle,
 604 this mechanism may also be used by the driver to effectively turn off the
 605 runtime power management of the device until the user space turns it on.
 606 Namely, during the initialization the driver can make sure that the runtime PM
 607 status of the device is 'active' and call pm_runtime_forbid().  It should be
 608 noted, however, that if the user space has already intentionally changed the
 609 value of /sys/devices/.../power/control to "auto" to allow the driver to power
 610 manage the device at run time, the driver may confuse it by using
 611 pm_runtime_forbid() this way.
 612
 613 6. Runtime PM and System Sleep
 614
 615 Runtime PM and system sleep (i.e., system suspend and hibernation, also known
 616 as suspend-to-RAM and suspend-to-disk) interact with each other in a couple of
 617 ways.  If a device is active when a system sleep starts, everything is
 618 straightforward.  But what should happen if the device is already suspended?
 619
 620 The device may have different wake-up settings for runtime PM and system sleep.
 621 For example, remote wake-up may be enabled for runtime suspend but disallowed
 622 for system sleep (device_may_wakeup(dev) returns 'false').  When this happens,
 623 the subsystem-level system suspend callback is responsible for changing the
 624 device's wake-up setting (it may leave that to the device driver's system
 625 suspend routine).  It may be necessary to resume the device and suspend it again
 626 in order to do so.  The same is true if the driver uses different power levels
 627 or other settings for runtime suspend and system sleep.
 628
 629 During system resume, the simplest approach is to bring all devices back to full
 630 power, even if they had been suspended before the system suspend began.  There
 631 are several reasons for this, including:
 632
 633   * The device might need to switch power levels, wake-up settings, etc.
 634
 635   * Remote wake-up events might have been lost by the firmware.
 636
 637   * The device's children may need the device to be at full power in order
 638     to resume themselves.
 639
 640   * The driver's idea of the device state may not agree with the device's
 641     physical state.  This can happen during resume from hibernation.
 642
 643   * The device might need to be reset.
 644
 645   * Even though the device was suspended, if its usage counter was > 0 then most
 646     likely it would need a runtime resume in the near future anyway.
 647
 648 If the device had been suspended before the system suspend began and it's
 649 brought back to full power during resume, then its runtime PM status will have
 650 to be updated to reflect the actual post-system sleep status.  The way to do
 651 this is:
 652
 653         pm_runtime_disable(dev);
 654         pm_runtime_set_active(dev);
 655         pm_runtime_enable(dev);
 656
 657 The PM core always increments the runtime usage counter before calling the
 658 ->suspend() callback and decrements it after calling the ->resume() callback.
 659 Hence disabling runtime PM temporarily like this will not cause any runtime
 660 suspend attempts to be permanently lost.  If the usage count goes to zero
 661 following the return of the ->resume() callback, the ->runtime_idle() callback
 662 will be invoked as usual.
 663
 664 On some systems, however, system sleep is not entered through a global firmware
 665 or hardware operation.  Instead, all hardware components are put into low-power
 666 states directly by the kernel in a coordinated way.  Then, the system sleep
 667 state effectively follows from the states the hardware components end up in
 668 and the system is woken up from that state by a hardware interrupt or a similar
 669 mechanism entirely under the kernel's control.  As a result, the kernel never
 670 gives control away and the states of all devices during resume are precisely
 671 known to it.  If that is the case and none of the situations listed above takes
 672 place (in particular, if the system is not waking up from hibernation), it may
 673 be more efficient to leave the devices that had been suspended before the system
 674 suspend began in the suspended state.
 675
 676 To this end, the PM core provides a mechanism allowing some coordination between
 677 different levels of device hierarchy.  Namely, if a system suspend .prepare()
 678 callback returns a positive number for a device, that indicates to the PM core
 679 that the device appears to be runtime-suspended and its state is fine, so it
 680 may be left in runtime suspend provided that all of its descendants are also
 681 left in runtime suspend.  If that happens, the PM core will not execute any
 682 system suspend and resume callbacks for all of those devices, except for the
 683 complete callback, which is then entirely responsible for handling the device
 684 as appropriate.  This only applies to system suspend transitions that are not
 685 related to hibernation (see Documentation/power/admin-guide/devices.rst for more
 686 information).
 687
 688 The PM core does its best to reduce the probability of race conditions between
 689 the runtime PM and system suspend/resume (and hibernation) callbacks by carrying
 690 out the following operations:
 691
 692   * During system suspend pm_runtime_get_noresume() is called for every device
 693     right before executing the subsystem-level .prepare() callback for it and
 694     pm_runtime_barrier() is called for every device right before executing the
 695     subsystem-level .suspend() callback for it.  In addition to that the PM core
 696     calls  __pm_runtime_disable() with 'false' as the second argument for every
 697     device right before executing the subsystem-level .suspend_late() callback
 698     for it.
 699
 700   * During system resume pm_runtime_enable() and pm_runtime_put() are called for
 701     every device right after executing the subsystem-level .resume_early()
 702     callback and right after executing the subsystem-level .complete() callback
 703     for it, respectively.
 704
 705 7. Generic subsystem callbacks
 706
 707 Subsystems may wish to conserve code space by using the set of generic power
 708 management callbacks provided by the PM core, defined in
 709 driver/base/power/generic_ops.c:
 710
 711   int pm_generic_runtime_suspend(struct device *dev);
 712     - invoke the ->runtime_suspend() callback provided by the driver of this
 713       device and return its result, or return 0 if not defined
 714
 715   int pm_generic_runtime_resume(struct device *dev);
 716     - invoke the ->runtime_resume() callback provided by the driver of this
 717       device and return its result, or return 0 if not defined
 718
 719   int pm_generic_suspend(struct device *dev);
 720     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->suspend()
 721       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
 722       defined
 723
 724   int pm_generic_suspend_noirq(struct device *dev);
 725     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->suspend_noirq()
 726       callback provided by the device's driver and return its result, or return
 727       0 if not defined
 728
 729   int pm_generic_resume(struct device *dev);
 730     - invoke the ->resume() callback provided by the driver of this device and,
 731       if successful, change the device's runtime PM status to 'active'
 732
 733   int pm_generic_resume_noirq(struct device *dev);
 734     - invoke the ->resume_noirq() callback provided by the driver of this device
 735
 736   int pm_generic_freeze(struct device *dev);
 737     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->freeze()
 738       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
 739       defined
 740
 741   int pm_generic_freeze_noirq(struct device *dev);
 742     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->freeze_noirq()
 743       callback provided by the device's driver and return its result, or return
 744       0 if not defined
 745
 746   int pm_generic_thaw(struct device *dev);
 747     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->thaw()
 748       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
 749       defined
 750
 751   int pm_generic_thaw_noirq(struct device *dev);
 752     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->thaw_noirq()
 753       callback provided by the device's driver and return its result, or return
 754       0 if not defined
 755
 756   int pm_generic_poweroff(struct device *dev);
 757     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->poweroff()
 758       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
 759       defined
 760
 761   int pm_generic_poweroff_noirq(struct device *dev);
 762     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", run the ->poweroff_noirq()
 763       callback provided by the device's driver and return its result, or return
 764       0 if not defined
 765
 766   int pm_generic_restore(struct device *dev);
 767     - invoke the ->restore() callback provided by the driver of this device and,
 768       if successful, change the device's runtime PM status to 'active'
 769
 770   int pm_generic_restore_noirq(struct device *dev);
 771     - invoke the ->restore_noirq() callback provided by the device's driver
 772
 773 These functions are the defaults used by the PM core, if a subsystem doesn't
 774 provide its own callbacks for ->runtime_idle(), ->runtime_suspend(),
 775 ->runtime_resume(), ->suspend(), ->suspend_noirq(), ->resume(),
 776 ->resume_noirq(), ->freeze(), ->freeze_noirq(), ->thaw(), ->thaw_noirq(),
 777 ->poweroff(), ->poweroff_noirq(), ->restore(), ->restore_noirq() in the
 778 subsystem-level dev_pm_ops structure.
 779
 780 Device drivers that wish to use the same function as a system suspend, freeze,
 781 poweroff and runtime suspend callback, and similarly for system resume, thaw,
 782 restore, and runtime resume, can achieve this with the help of the
 783 UNIVERSAL_DEV_PM_OPS macro defined in include/linux/pm.h (possibly setting its
 784 last argument to NULL).
 785
 786 8. "No-Callback" Devices
 787
 788 Some "devices" are only logical sub-devices of their parent and cannot be
 789 power-managed on their own.  (The prototype example is a USB interface.  Entire
 790 USB devices can go into low-power mode or send wake-up requests, but neither is
 791 possible for individual interfaces.)  The drivers for these devices have no
 792 need of runtime PM callbacks; if the callbacks did exist, ->runtime_suspend()
 793 and ->runtime_resume() would always return 0 without doing anything else and
 794 ->runtime_idle() would always call pm_runtime_suspend().
 795
 796 Subsystems can tell the PM core about these devices by calling
 797 pm_runtime_no_callbacks().  This should be done after the device structure is
 798 initialized and before it is registered (although after device registration is
 799 also okay).  The routine will set the device's power.no_callbacks flag and
 800 prevent the non-debugging runtime PM sysfs attributes from being created.
 801
 802 When power.no_callbacks is set, the PM core will not invoke the
 803 ->runtime_idle(), ->runtime_suspend(), or ->runtime_resume() callbacks.
 804 Instead it will assume that suspends and resumes always succeed and that idle
 805 devices should be suspended.
 806
 807 As a consequence, the PM core will never directly inform the device's subsystem
 808 or driver about runtime power changes.  Instead, the driver for the device's
 809 parent must take responsibility for telling the device's driver when the
 810 parent's power state changes.
 811
 812 9. Autosuspend, or automatically-delayed suspends
 813
 814 Changing a device's power state isn't free; it requires both time and energy.
 815 A device should be put in a low-power state only when there's some reason to
 816 think it will remain in that state for a substantial time.  A common heuristic
 817 says that a device which hasn't been used for a while is liable to remain
 818 unused; following this advice, drivers should not allow devices to be suspended
 819 at runtime until they have been inactive for some minimum period.  Even when
 820 the heuristic ends up being non-optimal, it will still prevent devices from
 821 "bouncing" too rapidly between low-power and full-power states.
 822
 823 The term "autosuspend" is an historical remnant.  It doesn't mean that the
 824 device is automatically suspended (the subsystem or driver still has to call
 825 the appropriate PM routines); rather it means that runtime suspends will
 826 automatically be delayed until the desired period of inactivity has elapsed.
 827
 828 Inactivity is determined based on the power.last_busy field.  Drivers should
 829 call pm_runtime_mark_last_busy() to update this field after carrying out I/O,
 830 typically just before calling pm_runtime_put_autosuspend().  The desired length
 831 of the inactivity period is a matter of policy.  Subsystems can set this length
 832 initially by calling pm_runtime_set_autosuspend_delay(), but after device
 833 registration the length should be controlled by user space, using the
 834 /sys/devices/.../power/autosuspend_delay_ms attribute.
 835
 836 In order to use autosuspend, subsystems or drivers must call
 837 pm_runtime_use_autosuspend() (preferably before registering the device), and
 838 thereafter they should use the various *_autosuspend() helper functions instead
 839 of the non-autosuspend counterparts:
 840
 841         Instead of: pm_runtime_suspend    use: pm_runtime_autosuspend;
 842         Instead of: pm_schedule_suspend   use: pm_request_autosuspend;
 843         Instead of: pm_runtime_put        use: pm_runtime_put_autosuspend;
 844         Instead of: pm_runtime_put_sync   use: pm_runtime_put_sync_autosuspend.
 845
 846 Drivers may also continue to use the non-autosuspend helper functions; they
 847 will behave normally, which means sometimes taking the autosuspend delay into
 848 account (see pm_runtime_idle).
 849
 850 Under some circumstances a driver or subsystem may want to prevent a device
 851 from autosuspending immediately, even though the usage counter is zero and the
 852 autosuspend delay time has expired.  If the ->runtime_suspend() callback
 853 returns -EAGAIN or -EBUSY, and if the next autosuspend delay expiration time is
 854 in the future (as it normally would be if the callback invoked
 855 pm_runtime_mark_last_busy()), the PM core will automatically reschedule the
 856 autosuspend.  The ->runtime_suspend() callback can't do this rescheduling
 857 itself because no suspend requests of any kind are accepted while the device is
 858 suspending (i.e., while the callback is running).
 859
 860 The implementation is well suited for asynchronous use in interrupt contexts.
 861 However such use inevitably involves races, because the PM core can't
 862 synchronize ->runtime_suspend() callbacks with the arrival of I/O requests.
 863 This synchronization must be handled by the driver, using its private lock.
 864 Here is a schematic pseudo-code example:
 865
 866         foo_read_or_write(struct foo_priv *foo, void *data)
 867         {
 868                 lock(&foo->private_lock);
 869                 add_request_to_io_queue(foo, data);
 870                 if (foo->num_pending_requests++ == 0)
 871                         pm_runtime_get(&foo->dev);
 872                 if (!foo->is_suspended)
 873                         foo_process_next_request(foo);
 874                 unlock(&foo->private_lock);
 875         }
 876
 877         foo_io_completion(struct foo_priv *foo, void *req)
 878         {
 879                 lock(&foo->private_lock);
 880                 if (--foo->num_pending_requests == 0) {
 881                         pm_runtime_mark_last_busy(&foo->dev);
 882                         pm_runtime_put_autosuspend(&foo->dev);
 883                 } else {
 884                         foo_process_next_request(foo);
 885                 }
 886                 unlock(&foo->private_lock);
 887                 /* Send req result back to the user ... */
 888         }
 889
 890         int foo_runtime_suspend(struct device *dev)
 891         {
 892                 struct foo_priv foo = container_of(dev, ...);
 893                 int ret = 0;
 894
 895                 lock(&foo->private_lock);
 896                 if (foo->num_pending_requests > 0) {
 897                         ret = -EBUSY;
 898                 } else {
 899                         /* ... suspend the device ... */
 900                         foo->is_suspended = 1;
 901                 }
 902                 unlock(&foo->private_lock);
 903                 return ret;
 904         }
 905
 906         int foo_runtime_resume(struct device *dev)
 907         {
 908                 struct foo_priv foo = container_of(dev, ...);
 909
 910                 lock(&foo->private_lock);
 911                 /* ... resume the device ... */
 912                 foo->is_suspended = 0;
 913                 pm_runtime_mark_last_busy(&foo->dev);
 914                 if (foo->num_pending_requests > 0)
 915                         foo_process_next_request(foo);
 916                 unlock(&foo->private_lock);
 917                 return 0;
 918         }
 919
 920 The important point is that after foo_io_completion() asks for an autosuspend,
 921 the foo_runtime_suspend() callback may race with foo_read_or_write().
 922 Therefore foo_runtime_suspend() has to check whether there are any pending I/O
 923 requests (while holding the private lock) before allowing the suspend to
 924 proceed.
 925
 926 In addition, the power.autosuspend_delay field can be changed by user space at
 927 any time.  If a driver cares about this, it can call
 928 pm_runtime_autosuspend_expiration() from within the ->runtime_suspend()
 929 callback while holding its private lock.  If the function returns a nonzero
 930 value then the delay has not yet expired and the callback should return
 931 -EAGAIN.