Documentation/power/runtime_pm.rst

   1 ==================================================
   2 Runtime Power Management Framework for I/O Devices
   3 ==================================================
   4
   5 (C) 2009-2011 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>, Novell Inc.
   6
   7 (C) 2010 Alan Stern <stern@rowland.harvard.edu>
   8
   9 (C) 2014 Intel Corp., Rafael J. Wysocki <rafael.j.wysocki@intel.com>
  10
  11 1. Introduction
  12 ===============
  13
  14 Support for runtime power management (runtime PM) of I/O devices is provided
  15 at the power management core (PM core) level by means of:
  16
  17 * The power management workqueue pm_wq in which bus types and device drivers can
  18   put their PM-related work items.  It is strongly recommended that pm_wq be
  19   used for queuing all work items related to runtime PM, because this allows
  20   them to be synchronized with system-wide power transitions (suspend to RAM,
  21   hibernation and resume from system sleep states).  pm_wq is declared in
  22   include/linux/pm_runtime.h and defined in kernel/power/main.c.
  23
  24 * A number of runtime PM fields in the 'power' member of 'struct device' (which
  25   is of the type 'struct dev_pm_info', defined in include/linux/pm.h) that can
  26   be used for synchronizing runtime PM operations with one another.
  27
  28 * Three device runtime PM callbacks in 'struct dev_pm_ops' (defined in
  29   include/linux/pm.h).
  30
  31 * A set of helper functions defined in drivers/base/power/runtime.c that can be
  32   used for carrying out runtime PM operations in such a way that the
  33   synchronization between them is taken care of by the PM core.  Bus types and
  34   device drivers are encouraged to use these functions.
  35
  36 The runtime PM callbacks present in 'struct dev_pm_ops', the device runtime PM
  37 fields of 'struct dev_pm_info' and the core helper functions provided for
  38 runtime PM are described below.
  39
  40 2. Device Runtime PM Callbacks
  41 ==============================
  42
  43 There are three device runtime PM callbacks defined in 'struct dev_pm_ops'::
  44
  45   struct dev_pm_ops {
  46         ...
  47         int (*runtime_suspend)(struct device *dev);
  48         int (*runtime_resume)(struct device *dev);
  49         int (*runtime_idle)(struct device *dev);
  50         ...
  51   };
  52
  53 The ->runtime_suspend(), ->runtime_resume() and ->runtime_idle() callbacks
  54 are executed by the PM core for the device's subsystem that may be either of
  55 the following:
  56
  57   1. PM domain of the device, if the device's PM domain object, dev->pm_domain,
  58      is present.
  59
  60   2. Device type of the device, if both dev->type and dev->type->pm are present.
  61
  62   3. Device class of the device, if both dev->class and dev->class->pm are
  63      present.
  64
  65   4. Bus type of the device, if both dev->bus and dev->bus->pm are present.
  66
  67 If the subsystem chosen by applying the above rules doesn't provide the relevant
  68 callback, the PM core will invoke the corresponding driver callback stored in
  69 dev->driver->pm directly (if present).
  70
  71 The PM core always checks which callback to use in the order given above, so the
  72 priority order of callbacks from high to low is: PM domain, device type, class
  73 and bus type.  Moreover, the high-priority one will always take precedence over
  74 a low-priority one.  The PM domain, bus type, device type and class callbacks
  75 are referred to as subsystem-level callbacks in what follows.
  76
  77 By default, the callbacks are always invoked in process context with interrupts
  78 enabled.  However, the pm_runtime_irq_safe() helper function can be used to tell
  79 the PM core that it is safe to run the ->runtime_suspend(), ->runtime_resume()
  80 and ->runtime_idle() callbacks for the given device in atomic context with
  81 interrupts disabled.  This implies that the callback routines in question must
  82 not block or sleep, but it also means that the synchronous helper functions
  83 listed at the end of Section 4 may be used for that device within an interrupt
  84 handler or generally in an atomic context.
  85
  86 The subsystem-level suspend callback, if present, is _entirely_ _responsible_
  87 for handling the suspend of the device as appropriate, which may, but need not
  88 include executing the device driver's own ->runtime_suspend() callback (from the
  89 PM core's point of view it is not necessary to implement a ->runtime_suspend()
  90 callback in a device driver as long as the subsystem-level suspend callback
  91 knows what to do to handle the device).
  92
  93   * Once the subsystem-level suspend callback (or the driver suspend callback,
  94     if invoked directly) has completed successfully for the given device, the PM
  95     core regards the device as suspended, which need not mean that it has been
  96     put into a low power state.  It is supposed to mean, however, that the
  97     device will not process data and will not communicate with the CPU(s) and
  98     RAM until the appropriate resume callback is executed for it.  The runtime
  99     PM status of a device after successful execution of the suspend callback is
 100     'suspended'.
 101
 102   * If the suspend callback returns -EBUSY or -EAGAIN, the device's runtime PM
 103     status remains 'active', which means that the device _must_ be fully
 104     operational afterwards.
 105
 106   * If the suspend callback returns an error code different from -EBUSY and
 107     -EAGAIN, the PM core regards this as a fatal error and will refuse to run
 108     the helper functions described in Section 4 for the device until its status
 109     is directly set to  either 'active', or 'suspended' (the PM core provides
 110     special helper functions for this purpose).
 111
 112 In particular, if the driver requires remote wakeup capability (i.e. hardware
 113 mechanism allowing the device to request a change of its power state, such as
 114 PCI PME) for proper functioning and device_can_wakeup() returns 'false' for the
 115 device, then ->runtime_suspend() should return -EBUSY.  On the other hand, if
 116 device_can_wakeup() returns 'true' for the device and the device is put into a
 117 low-power state during the execution of the suspend callback, it is expected
 118 that remote wakeup will be enabled for the device.  Generally, remote wakeup
 119 should be enabled for all input devices put into low-power states at run time.
 120
 121 The subsystem-level resume callback, if present, is **entirely responsible** for
 122 handling the resume of the device as appropriate, which may, but need not
 123 include executing the device driver's own ->runtime_resume() callback (from the
 124 PM core's point of view it is not necessary to implement a ->runtime_resume()
 125 callback in a device driver as long as the subsystem-level resume callback knows
 126 what to do to handle the device).
 127
 128   * Once the subsystem-level resume callback (or the driver resume callback, if
 129     invoked directly) has completed successfully, the PM core regards the device
 130     as fully operational, which means that the device _must_ be able to complete
 131     I/O operations as needed.  The runtime PM status of the device is then
 132     'active'.
 133
 134   * If the resume callback returns an error code, the PM core regards this as a
 135     fatal error and will refuse to run the helper functions described in Section
 136     4 for the device, until its status is directly set to either 'active', or
 137     'suspended' (by means of special helper functions provided by the PM core
 138     for this purpose).
 139
 140 The idle callback (a subsystem-level one, if present, or the driver one) is
 141 executed by the PM core whenever the device appears to be idle, which is
 142 indicated to the PM core by two counters, the device's usage counter and the
 143 counter of 'active' children of the device.
 144
 145   * If any of these counters is decreased using a helper function provided by
 146     the PM core and it turns out to be equal to zero, the other counter is
 147     checked.  If that counter also is equal to zero, the PM core executes the
 148     idle callback with the device as its argument.
 149
 150 The action performed by the idle callback is totally dependent on the subsystem
 151 (or driver) in question, but the expected and recommended action is to check
 152 if the device can be suspended (i.e. if all of the conditions necessary for
 153 suspending the device are satisfied) and to queue up a suspend request for the
 154 device in that case.  If there is no idle callback, or if the callback returns
 155 0, then the PM core will attempt to carry out a runtime suspend of the device,
 156 also respecting devices configured for autosuspend.  In essence this means a
 157 call to pm_runtime_autosuspend() (do note that drivers needs to update the
 158 device last busy mark, pm_runtime_mark_last_busy(), to control the delay under
 159 this circumstance).  To prevent this (for example, if the callback routine has
 160 started a delayed suspend), the routine must return a non-zero value.  Negative
 161 error return codes are ignored by the PM core.
 162
 163 The helper functions provided by the PM core, described in Section 4, guarantee
 164 that the following constraints are met with respect to runtime PM callbacks for
 165 one device:
 166
 167 (1) The callbacks are mutually exclusive (e.g. it is forbidden to execute
 168     ->runtime_suspend() in parallel with ->runtime_resume() or with another
 169     instance of ->runtime_suspend() for the same device) with the exception that
 170     ->runtime_suspend() or ->runtime_resume() can be executed in parallel with
 171     ->runtime_idle() (although ->runtime_idle() will not be started while any
 172     of the other callbacks is being executed for the same device).
 173
 174 (2) ->runtime_idle() and ->runtime_suspend() can only be executed for 'active'
 175     devices (i.e. the PM core will only execute ->runtime_idle() or
 176     ->runtime_suspend() for the devices the runtime PM status of which is
 177     'active').
 178
 179 (3) ->runtime_idle() and ->runtime_suspend() can only be executed for a device
 180     the usage counter of which is equal to zero _and_ either the counter of
 181     'active' children of which is equal to zero, or the 'power.ignore_children'
 182     flag of which is set.
 183
 184 (4) ->runtime_resume() can only be executed for 'suspended' devices  (i.e. the
 185     PM core will only execute ->runtime_resume() for the devices the runtime
 186     PM status of which is 'suspended').
 187
 188 Additionally, the helper functions provided by the PM core obey the following
 189 rules:
 190
 191   * If ->runtime_suspend() is about to be executed or there's a pending request
 192     to execute it, ->runtime_idle() will not be executed for the same device.
 193
 194   * A request to execute or to schedule the execution of ->runtime_suspend()
 195     will cancel any pending requests to execute ->runtime_idle() for the same
 196     device.
 197
 198   * If ->runtime_resume() is about to be executed or there's a pending request
 199     to execute it, the other callbacks will not be executed for the same device.
 200
 201   * A request to execute ->runtime_resume() will cancel any pending or
 202     scheduled requests to execute the other callbacks for the same device,
 203     except for scheduled autosuspends.
 204
 205 3. Runtime PM Device Fields
 206 ===========================
 207
 208 The following device runtime PM fields are present in 'struct dev_pm_info', as
 209 defined in include/linux/pm.h:
 210
 211   `struct timer_list suspend_timer;`
 212     - timer used for scheduling (delayed) suspend and autosuspend requests
 213
 214   `unsigned long timer_expires;`
 215     - timer expiration time, in jiffies (if this is different from zero, the
 216       timer is running and will expire at that time, otherwise the timer is not
 217       running)
 218
 219   `struct work_struct work;`
 220     - work structure used for queuing up requests (i.e. work items in pm_wq)
 221
 222   `wait_queue_head_t wait_queue;`
 223     - wait queue used if any of the helper functions needs to wait for another
 224       one to complete
 225
 226   `spinlock_t lock;`
 227     - lock used for synchronization
 228
 229   `atomic_t usage_count;`
 230     - the usage counter of the device
 231
 232   `atomic_t child_count;`
 233     - the count of 'active' children of the device
 234
 235   `unsigned int ignore_children;`
 236     - if set, the value of child_count is ignored (but still updated)
 237
 238   `unsigned int disable_depth;`
 239     - used for disabling the helper functions (they work normally if this is
 240       equal to zero); the initial value of it is 1 (i.e. runtime PM is
 241       initially disabled for all devices)
 242
 243   `int runtime_error;`
 244     - if set, there was a fatal error (one of the callbacks returned error code
 245       as described in Section 2), so the helper functions will not work until
 246       this flag is cleared; this is the error code returned by the failing
 247       callback
 248
 249   `unsigned int idle_notification;`
 250     - if set, ->runtime_idle() is being executed
 251
 252   `unsigned int request_pending;`
 253     - if set, there's a pending request (i.e. a work item queued up into pm_wq)
 254
 255   `enum rpm_request request;`
 256     - type of request that's pending (valid if request_pending is set)
 257
 258   `unsigned int deferred_resume;`
 259     - set if ->runtime_resume() is about to be run while ->runtime_suspend() is
 260       being executed for that device and it is not practical to wait for the
 261       suspend to complete; means "start a resume as soon as you've suspended"
 262
 263   `enum rpm_status runtime_status;`
 264     - the runtime PM status of the device; this field's initial value is
 265       RPM_SUSPENDED, which means that each device is initially regarded by the
 266       PM core as 'suspended', regardless of its real hardware status
 267
 268   `unsigned int runtime_auto;`
 269     - if set, indicates that the user space has allowed the device driver to
 270       power manage the device at run time via the /sys/devices/.../power/control
 271       `interface;` it may only be modified with the help of the
 272       pm_runtime_allow() and pm_runtime_forbid() helper functions
 273
 274   `unsigned int no_callbacks;`
 275     - indicates that the device does not use the runtime PM callbacks (see
 276       Section 8); it may be modified only by the pm_runtime_no_callbacks()
 277       helper function
 278
 279   `unsigned int irq_safe;`
 280     - indicates that the ->runtime_suspend() and ->runtime_resume() callbacks
 281       will be invoked with the spinlock held and interrupts disabled
 282
 283   `unsigned int use_autosuspend;`
 284     - indicates that the device's driver supports delayed autosuspend (see
 285       Section 9); it may be modified only by the
 286       pm_runtime{_dont}_use_autosuspend() helper functions
 287
 288   `unsigned int timer_autosuspends;`
 289     - indicates that the PM core should attempt to carry out an autosuspend
 290       when the timer expires rather than a normal suspend
 291
 292   `int autosuspend_delay;`
 293     - the delay time (in milliseconds) to be used for autosuspend
 294
 295   `unsigned long last_busy;`
 296     - the time (in jiffies) when the pm_runtime_mark_last_busy() helper
 297       function was last called for this device; used in calculating inactivity
 298       periods for autosuspend
 299
 300 All of the above fields are members of the 'power' member of 'struct device'.
 301
 302 4. Runtime PM Device Helper Functions
 303 =====================================
 304
 305 The following runtime PM helper functions are defined in
 306 drivers/base/power/runtime.c and include/linux/pm_runtime.h:
 307
 308   `void pm_runtime_init(struct device *dev);`
 309     - initialize the device runtime PM fields in 'struct dev_pm_info'
 310
 311   `void pm_runtime_remove(struct device *dev);`
 312     - make sure that the runtime PM of the device will be disabled after
 313       removing the device from device hierarchy
 314
 315   `int pm_runtime_idle(struct device *dev);`
 316     - execute the subsystem-level idle callback for the device; returns an
 317       error code on failure, where -EINPROGRESS means that ->runtime_idle() is
 318       already being executed; if there is no callback or the callback returns 0
 319       then run pm_runtime_autosuspend(dev) and return its result
 320
 321   `int pm_runtime_suspend(struct device *dev);`
 322     - execute the subsystem-level suspend callback for the device; returns 0 on
 323       success, 1 if the device's runtime PM status was already 'suspended', or
 324       error code on failure, where -EAGAIN or -EBUSY means it is safe to attempt
 325       to suspend the device again in future and -EACCES means that
 326       'power.disable_depth' is different from 0
 327
 328   `int pm_runtime_autosuspend(struct device *dev);`
 329     - same as pm_runtime_suspend() except that the autosuspend delay is taken
 330       `into account;` if pm_runtime_autosuspend_expiration() says the delay has
 331       not yet expired then an autosuspend is scheduled for the appropriate time
 332       and 0 is returned
 333
 334   `int pm_runtime_resume(struct device *dev);`
 335     - execute the subsystem-level resume callback for the device; returns 0 on
 336       success, 1 if the device's runtime PM status was already 'active' or
 337       error code on failure, where -EAGAIN means it may be safe to attempt to
 338       resume the device again in future, but 'power.runtime_error' should be
 339       checked additionally, and -EACCES means that 'power.disable_depth' is
 340       different from 0
 341
 342   `int pm_request_idle(struct device *dev);`
 343     - submit a request to execute the subsystem-level idle callback for the
 344       device (the request is represented by a work item in pm_wq); returns 0 on
 345       success or error code if the request has not been queued up
 346
 347   `int pm_request_autosuspend(struct device *dev);`
 348     - schedule the execution of the subsystem-level suspend callback for the
 349       device when the autosuspend delay has expired; if the delay has already
 350       expired then the work item is queued up immediately
 351
 352   `int pm_schedule_suspend(struct device *dev, unsigned int delay);`
 353     - schedule the execution of the subsystem-level suspend callback for the
 354       device in future, where 'delay' is the time to wait before queuing up a
 355       suspend work item in pm_wq, in milliseconds (if 'delay' is zero, the work
 356       item is queued up immediately); returns 0 on success, 1 if the device's PM
 357       runtime status was already 'suspended', or error code if the request
 358       hasn't been scheduled (or queued up if 'delay' is 0); if the execution of
 359       ->runtime_suspend() is already scheduled and not yet expired, the new
 360       value of 'delay' will be used as the time to wait
 361
 362   `int pm_request_resume(struct device *dev);`
 363     - submit a request to execute the subsystem-level resume callback for the
 364       device (the request is represented by a work item in pm_wq); returns 0 on
 365       success, 1 if the device's runtime PM status was already 'active', or
 366       error code if the request hasn't been queued up
 367
 368   `void pm_runtime_get_noresume(struct device *dev);`
 369     - increment the device's usage counter
 370
 371   `int pm_runtime_get(struct device *dev);`
 372     - increment the device's usage counter, run pm_request_resume(dev) and
 373       return its result
 374
 375   `int pm_runtime_get_sync(struct device *dev);`
 376     - increment the device's usage counter, run pm_runtime_resume(dev) and
 377       return its result
 378
 379   `int pm_runtime_get_if_in_use(struct device *dev);`
 380     - return -EINVAL if 'power.disable_depth' is nonzero; otherwise, if the
 381       runtime PM status is RPM_ACTIVE and the runtime PM usage counter is
 382       nonzero, increment the counter and return 1; otherwise return 0 without
 383       changing the counter
 384
 385   `void pm_runtime_put_noidle(struct device *dev);`
 386     - decrement the device's usage counter
 387
 388   `int pm_runtime_put(struct device *dev);`
 389     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
 390       pm_request_idle(dev) and return its result
 391
 392   `int pm_runtime_put_autosuspend(struct device *dev);`
 393     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
 394       pm_request_autosuspend(dev) and return its result
 395
 396   `int pm_runtime_put_sync(struct device *dev);`
 397     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
 398       pm_runtime_idle(dev) and return its result
 399
 400   `int pm_runtime_put_sync_suspend(struct device *dev);`
 401     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
 402       pm_runtime_suspend(dev) and return its result
 403
 404   `int pm_runtime_put_sync_autosuspend(struct device *dev);`
 405     - decrement the device's usage counter; if the result is 0 then run
 406       pm_runtime_autosuspend(dev) and return its result
 407
 408   `void pm_runtime_enable(struct device *dev);`
 409     - decrement the device's 'power.disable_depth' field; if that field is equal
 410       to zero, the runtime PM helper functions can execute subsystem-level
 411       callbacks described in Section 2 for the device
 412
 413   `int pm_runtime_disable(struct device *dev);`
 414     - increment the device's 'power.disable_depth' field (if the value of that
 415       field was previously zero, this prevents subsystem-level runtime PM
 416       callbacks from being run for the device), make sure that all of the
 417       pending runtime PM operations on the device are either completed or
 418       canceled; returns 1 if there was a resume request pending and it was
 419       necessary to execute the subsystem-level resume callback for the device
 420       to satisfy that request, otherwise 0 is returned
 421
 422   `int pm_runtime_barrier(struct device *dev);`
 423     - check if there's a resume request pending for the device and resume it
 424       (synchronously) in that case, cancel any other pending runtime PM requests
 425       regarding it and wait for all runtime PM operations on it in progress to
 426       complete; returns 1 if there was a resume request pending and it was
 427       necessary to execute the subsystem-level resume callback for the device to
 428       satisfy that request, otherwise 0 is returned
 429
 430   `void pm_suspend_ignore_children(struct device *dev, bool enable);`
 431     - set/unset the power.ignore_children flag of the device
 432
 433   `int pm_runtime_set_active(struct device *dev);`
 434     - clear the device's 'power.runtime_error' flag, set the device's runtime
 435       PM status to 'active' and update its parent's counter of 'active'
 436       children as appropriate (it is only valid to use this function if
 437       'power.runtime_error' is set or 'power.disable_depth' is greater than
 438       zero); it will fail and return error code if the device has a parent
 439       which is not active and the 'power.ignore_children' flag of which is unset
 440
 441   `void pm_runtime_set_suspended(struct device *dev);`
 442     - clear the device's 'power.runtime_error' flag, set the device's runtime
 443       PM status to 'suspended' and update its parent's counter of 'active'
 444       children as appropriate (it is only valid to use this function if
 445       'power.runtime_error' is set or 'power.disable_depth' is greater than
 446       zero)
 447
 448   `bool pm_runtime_active(struct device *dev);`
 449     - return true if the device's runtime PM status is 'active' or its
 450       'power.disable_depth' field is not equal to zero, or false otherwise
 451
 452   `bool pm_runtime_suspended(struct device *dev);`
 453     - return true if the device's runtime PM status is 'suspended' and its
 454       'power.disable_depth' field is equal to zero, or false otherwise
 455
 456   `bool pm_runtime_status_suspended(struct device *dev);`
 457     - return true if the device's runtime PM status is 'suspended'
 458
 459   `void pm_runtime_allow(struct device *dev);`
 460     - set the power.runtime_auto flag for the device and decrease its usage
 461       counter (used by the /sys/devices/.../power/control interface to
 462       effectively allow the device to be power managed at run time)
 463
 464   `void pm_runtime_forbid(struct device *dev);`
 465     - unset the power.runtime_auto flag for the device and increase its usage
 466       counter (used by the /sys/devices/.../power/control interface to
 467       effectively prevent the device from being power managed at run time)
 468
 469   `void pm_runtime_no_callbacks(struct device *dev);`
 470     - set the power.no_callbacks flag for the device and remove the runtime
 471       PM attributes from /sys/devices/.../power (or prevent them from being
 472       added when the device is registered)
 473
 474   `void pm_runtime_irq_safe(struct device *dev);`
 475     - set the power.irq_safe flag for the device, causing the runtime-PM
 476       callbacks to be invoked with interrupts off
 477
 478   `bool pm_runtime_is_irq_safe(struct device *dev);`
 479     - return true if power.irq_safe flag was set for the device, causing
 480       the runtime-PM callbacks to be invoked with interrupts off
 481
 482   `void pm_runtime_mark_last_busy(struct device *dev);`
 483     - set the power.last_busy field to the current time
 484
 485   `void pm_runtime_use_autosuspend(struct device *dev);`
 486     - set the power.use_autosuspend flag, enabling autosuspend delays; call
 487       pm_runtime_get_sync if the flag was previously cleared and
 488       power.autosuspend_delay is negative
 489
 490   `void pm_runtime_dont_use_autosuspend(struct device *dev);`
 491     - clear the power.use_autosuspend flag, disabling autosuspend delays;
 492       decrement the device's usage counter if the flag was previously set and
 493       power.autosuspend_delay is negative; call pm_runtime_idle
 494
 495   `void pm_runtime_set_autosuspend_delay(struct device *dev, int delay);`
 496     - set the power.autosuspend_delay value to 'delay' (expressed in
 497       milliseconds); if 'delay' is negative then runtime suspends are
 498       prevented; if power.use_autosuspend is set, pm_runtime_get_sync may be
 499       called or the device's usage counter may be decremented and
 500       pm_runtime_idle called depending on if power.autosuspend_delay is
 501       changed to or from a negative value; if power.use_autosuspend is clear,
 502       pm_runtime_idle is called
 503
 504   `unsigned long pm_runtime_autosuspend_expiration(struct device *dev);`
 505     - calculate the time when the current autosuspend delay period will expire,
 506       based on power.last_busy and power.autosuspend_delay; if the delay time
 507       is 1000 ms or larger then the expiration time is rounded up to the
 508       nearest second; returns 0 if the delay period has already expired or
 509       power.use_autosuspend isn't set, otherwise returns the expiration time
 510       in jiffies
 511
 512 It is safe to execute the following helper functions from interrupt context:
 513
 514 - pm_request_idle()
 515 - pm_request_autosuspend()
 516 - pm_schedule_suspend()
 517 - pm_request_resume()
 518 - pm_runtime_get_noresume()
 519 - pm_runtime_get()
 520 - pm_runtime_put_noidle()
 521 - pm_runtime_put()
 522 - pm_runtime_put_autosuspend()
 523 - pm_runtime_enable()
 524 - pm_suspend_ignore_children()
 525 - pm_runtime_set_active()
 526 - pm_runtime_set_suspended()
 527 - pm_runtime_suspended()
 528 - pm_runtime_mark_last_busy()
 529 - pm_runtime_autosuspend_expiration()
 530
 531 If pm_runtime_irq_safe() has been called for a device then the following helper
 532 functions may also be used in interrupt context:
 533
 534 - pm_runtime_idle()
 535 - pm_runtime_suspend()
 536 - pm_runtime_autosuspend()
 537 - pm_runtime_resume()
 538 - pm_runtime_get_sync()
 539 - pm_runtime_put_sync()
 540 - pm_runtime_put_sync_suspend()
 541 - pm_runtime_put_sync_autosuspend()
 542
 543 5. Runtime PM Initialization, Device Probing and Removal
 544 ========================================================
 545
 546 Initially, the runtime PM is disabled for all devices, which means that the
 547 majority of the runtime PM helper functions described in Section 4 will return
 548 -EAGAIN until pm_runtime_enable() is called for the device.
 549
 550 In addition to that, the initial runtime PM status of all devices is
 551 'suspended', but it need not reflect the actual physical state of the device.
 552 Thus, if the device is initially active (i.e. it is able to process I/O), its
 553 runtime PM status must be changed to 'active', with the help of
 554 pm_runtime_set_active(), before pm_runtime_enable() is called for the device.
 555
 556 However, if the device has a parent and the parent's runtime PM is enabled,
 557 calling pm_runtime_set_active() for the device will affect the parent, unless
 558 the parent's 'power.ignore_children' flag is set.  Namely, in that case the
 559 parent won't be able to suspend at run time, using the PM core's helper
 560 functions, as long as the child's status is 'active', even if the child's
 561 runtime PM is still disabled (i.e. pm_runtime_enable() hasn't been called for
 562 the child yet or pm_runtime_disable() has been called for it).  For this reason,
 563 once pm_runtime_set_active() has been called for the device, pm_runtime_enable()
 564 should be called for it too as soon as reasonably possible or its runtime PM
 565 status should be changed back to 'suspended' with the help of
 566 pm_runtime_set_suspended().
 567
 568 If the default initial runtime PM status of the device (i.e. 'suspended')
 569 reflects the actual state of the device, its bus type's or its driver's
 570 ->probe() callback will likely need to wake it up using one of the PM core's
 571 helper functions described in Section 4.  In that case, pm_runtime_resume()
 572 should be used.  Of course, for this purpose the device's runtime PM has to be
 573 enabled earlier by calling pm_runtime_enable().
 574
 575 Note, if the device may execute pm_runtime calls during the probe (such as
 576 if it is registers with a subsystem that may call back in) then the
 577 pm_runtime_get_sync() call paired with a pm_runtime_put() call will be
 578 appropriate to ensure that the device is not put back to sleep during the
 579 probe. This can happen with systems such as the network device layer.
 580
 581 It may be desirable to suspend the device once ->probe() has finished.
 582 Therefore the driver core uses the asynchronous pm_request_idle() to submit a
 583 request to execute the subsystem-level idle callback for the device at that
 584 time.  A driver that makes use of the runtime autosuspend feature, may want to
 585 update the last busy mark before returning from ->probe().
 586
 587 Moreover, the driver core prevents runtime PM callbacks from racing with the bus
 588 notifier callback in __device_release_driver(), which is necessary, because the
 589 notifier is used by some subsystems to carry out operations affecting the
 590 runtime PM functionality.  It does so by calling pm_runtime_get_sync() before
 591 driver_sysfs_remove() and the BUS_NOTIFY_UNBIND_DRIVER notifications.  This
 592 resumes the device if it's in the suspended state and prevents it from
 593 being suspended again while those routines are being executed.
 594
 595 To allow bus types and drivers to put devices into the suspended state by
 596 calling pm_runtime_suspend() from their ->remove() routines, the driver core
 597 executes pm_runtime_put_sync() after running the BUS_NOTIFY_UNBIND_DRIVER
 598 notifications in __device_release_driver().  This requires bus types and
 599 drivers to make their ->remove() callbacks avoid races with runtime PM directly,
 600 but also it allows of more flexibility in the handling of devices during the
 601 removal of their drivers.
 602
 603 Drivers in ->remove() callback should undo the runtime PM changes done
 604 in ->probe(). Usually this means calling pm_runtime_disable(),
 605 pm_runtime_dont_use_autosuspend() etc.
 606
 607 The user space can effectively disallow the driver of the device to power manage
 608 it at run time by changing the value of its /sys/devices/.../power/control
 609 attribute to "on", which causes pm_runtime_forbid() to be called.  In principle,
 610 this mechanism may also be used by the driver to effectively turn off the
 611 runtime power management of the device until the user space turns it on.
 612 Namely, during the initialization the driver can make sure that the runtime PM
 613 status of the device is 'active' and call pm_runtime_forbid().  It should be
 614 noted, however, that if the user space has already intentionally changed the
 615 value of /sys/devices/.../power/control to "auto" to allow the driver to power
 616 manage the device at run time, the driver may confuse it by using
 617 pm_runtime_forbid() this way.
 618
 619 6. Runtime PM and System Sleep
 620 ==============================
 621
 622 Runtime PM and system sleep (i.e., system suspend and hibernation, also known
 623 as suspend-to-RAM and suspend-to-disk) interact with each other in a couple of
 624 ways.  If a device is active when a system sleep starts, everything is
 625 straightforward.  But what should happen if the device is already suspended?
 626
 627 The device may have different wake-up settings for runtime PM and system sleep.
 628 For example, remote wake-up may be enabled for runtime suspend but disallowed
 629 for system sleep (device_may_wakeup(dev) returns 'false').  When this happens,
 630 the subsystem-level system suspend callback is responsible for changing the
 631 device's wake-up setting (it may leave that to the device driver's system
 632 suspend routine).  It may be necessary to resume the device and suspend it again
 633 in order to do so.  The same is true if the driver uses different power levels
 634 or other settings for runtime suspend and system sleep.
 635
 636 During system resume, the simplest approach is to bring all devices back to full
 637 power, even if they had been suspended before the system suspend began.  There
 638 are several reasons for this, including:
 639
 640   * The device might need to switch power levels, wake-up settings, etc.
 641
 642   * Remote wake-up events might have been lost by the firmware.
 643
 644   * The device's children may need the device to be at full power in order
 645     to resume themselves.
 646
 647   * The driver's idea of the device state may not agree with the device's
 648     physical state.  This can happen during resume from hibernation.
 649
 650   * The device might need to be reset.
 651
 652   * Even though the device was suspended, if its usage counter was > 0 then most
 653     likely it would need a runtime resume in the near future anyway.
 654
 655 If the device had been suspended before the system suspend began and it's
 656 brought back to full power during resume, then its runtime PM status will have
 657 to be updated to reflect the actual post-system sleep status.  The way to do
 658 this is:
 659
 660          - pm_runtime_disable(dev);
 661          - pm_runtime_set_active(dev);
 662          - pm_runtime_enable(dev);
 663
 664 The PM core always increments the runtime usage counter before calling the
 665 ->suspend() callback and decrements it after calling the ->resume() callback.
 666 Hence disabling runtime PM temporarily like this will not cause any runtime
 667 suspend attempts to be permanently lost.  If the usage count goes to zero
 668 following the return of the ->resume() callback, the ->runtime_idle() callback
 669 will be invoked as usual.
 670
 671 On some systems, however, system sleep is not entered through a global firmware
 672 or hardware operation.  Instead, all hardware components are put into low-power
 673 states directly by the kernel in a coordinated way.  Then, the system sleep
 674 state effectively follows from the states the hardware components end up in
 675 and the system is woken up from that state by a hardware interrupt or a similar
 676 mechanism entirely under the kernel's control.  As a result, the kernel never
 677 gives control away and the states of all devices during resume are precisely
 678 known to it.  If that is the case and none of the situations listed above takes
 679 place (in particular, if the system is not waking up from hibernation), it may
 680 be more efficient to leave the devices that had been suspended before the system
 681 suspend began in the suspended state.
 682
 683 To this end, the PM core provides a mechanism allowing some coordination between
 684 different levels of device hierarchy.  Namely, if a system suspend .prepare()
 685 callback returns a positive number for a device, that indicates to the PM core
 686 that the device appears to be runtime-suspended and its state is fine, so it
 687 may be left in runtime suspend provided that all of its descendants are also
 688 left in runtime suspend.  If that happens, the PM core will not execute any
 689 system suspend and resume callbacks for all of those devices, except for the
 690 complete callback, which is then entirely responsible for handling the device
 691 as appropriate.  This only applies to system suspend transitions that are not
 692 related to hibernation (see Documentation/driver-api/pm/devices.rst for more
 693 information).
 694
 695 The PM core does its best to reduce the probability of race conditions between
 696 the runtime PM and system suspend/resume (and hibernation) callbacks by carrying
 697 out the following operations:
 698
 699   * During system suspend pm_runtime_get_noresume() is called for every device
 700     right before executing the subsystem-level .prepare() callback for it and
 701     pm_runtime_barrier() is called for every device right before executing the
 702     subsystem-level .suspend() callback for it.  In addition to that the PM core
 703     calls  __pm_runtime_disable() with 'false' as the second argument for every
 704     device right before executing the subsystem-level .suspend_late() callback
 705     for it.
 706
 707   * During system resume pm_runtime_enable() and pm_runtime_put() are called for
 708     every device right after executing the subsystem-level .resume_early()
 709     callback and right after executing the subsystem-level .complete() callback
 710     for it, respectively.
 711
 712 7. Generic subsystem callbacks
 713
 714 Subsystems may wish to conserve code space by using the set of generic power
 715 management callbacks provided by the PM core, defined in
 716 driver/base/power/generic_ops.c:
 717
 718   `int pm_generic_runtime_suspend(struct device *dev);`
 719     - invoke the ->runtime_suspend() callback provided by the driver of this
 720       device and return its result, or return 0 if not defined
 721
 722   `int pm_generic_runtime_resume(struct device *dev);`
 723     - invoke the ->runtime_resume() callback provided by the driver of this
 724       device and return its result, or return 0 if not defined
 725
 726   `int pm_generic_suspend(struct device *dev);`
 727     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->suspend()
 728       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
 729       defined
 730
 731   `int pm_generic_suspend_noirq(struct device *dev);`
 732     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->suspend_noirq()
 733       callback provided by the device's driver and return its result, or return
 734       0 if not defined
 735
 736   `int pm_generic_resume(struct device *dev);`
 737     - invoke the ->resume() callback provided by the driver of this device and,
 738       if successful, change the device's runtime PM status to 'active'
 739
 740   `int pm_generic_resume_noirq(struct device *dev);`
 741     - invoke the ->resume_noirq() callback provided by the driver of this device
 742
 743   `int pm_generic_freeze(struct device *dev);`
 744     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->freeze()
 745       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
 746       defined
 747
 748   `int pm_generic_freeze_noirq(struct device *dev);`
 749     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->freeze_noirq()
 750       callback provided by the device's driver and return its result, or return
 751       0 if not defined
 752
 753   `int pm_generic_thaw(struct device *dev);`
 754     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->thaw()
 755       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
 756       defined
 757
 758   `int pm_generic_thaw_noirq(struct device *dev);`
 759     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", invoke the ->thaw_noirq()
 760       callback provided by the device's driver and return its result, or return
 761       0 if not defined
 762
 763   `int pm_generic_poweroff(struct device *dev);`
 764     - if the device has not been suspended at run time, invoke the ->poweroff()
 765       callback provided by its driver and return its result, or return 0 if not
 766       defined
 767
 768   `int pm_generic_poweroff_noirq(struct device *dev);`
 769     - if pm_runtime_suspended(dev) returns "false", run the ->poweroff_noirq()
 770       callback provided by the device's driver and return its result, or return
 771       0 if not defined
 772
 773   `int pm_generic_restore(struct device *dev);`
 774     - invoke the ->restore() callback provided by the driver of this device and,
 775       if successful, change the device's runtime PM status to 'active'
 776
 777   `int pm_generic_restore_noirq(struct device *dev);`
 778     - invoke the ->restore_noirq() callback provided by the device's driver
 779
 780 These functions are the defaults used by the PM core, if a subsystem doesn't
 781 provide its own callbacks for ->runtime_idle(), ->runtime_suspend(),
 782 ->runtime_resume(), ->suspend(), ->suspend_noirq(), ->resume(),
 783 ->resume_noirq(), ->freeze(), ->freeze_noirq(), ->thaw(), ->thaw_noirq(),
 784 ->poweroff(), ->poweroff_noirq(), ->restore(), ->restore_noirq() in the
 785 subsystem-level dev_pm_ops structure.
 786
 787 Device drivers that wish to use the same function as a system suspend, freeze,
 788 poweroff and runtime suspend callback, and similarly for system resume, thaw,
 789 restore, and runtime resume, can achieve this with the help of the
 790 UNIVERSAL_DEV_PM_OPS macro defined in include/linux/pm.h (possibly setting its
 791 last argument to NULL).
 792
 793 8. "No-Callback" Devices
 794 ========================
 795
 796 Some "devices" are only logical sub-devices of their parent and cannot be
 797 power-managed on their own.  (The prototype example is a USB interface.  Entire
 798 USB devices can go into low-power mode or send wake-up requests, but neither is
 799 possible for individual interfaces.)  The drivers for these devices have no
 800 need of runtime PM callbacks; if the callbacks did exist, ->runtime_suspend()
 801 and ->runtime_resume() would always return 0 without doing anything else and
 802 ->runtime_idle() would always call pm_runtime_suspend().
 803
 804 Subsystems can tell the PM core about these devices by calling
 805 pm_runtime_no_callbacks().  This should be done after the device structure is
 806 initialized and before it is registered (although after device registration is
 807 also okay).  The routine will set the device's power.no_callbacks flag and
 808 prevent the non-debugging runtime PM sysfs attributes from being created.
 809
 810 When power.no_callbacks is set, the PM core will not invoke the
 811 ->runtime_idle(), ->runtime_suspend(), or ->runtime_resume() callbacks.
 812 Instead it will assume that suspends and resumes always succeed and that idle
 813 devices should be suspended.
 814
 815 As a consequence, the PM core will never directly inform the device's subsystem
 816 or driver about runtime power changes.  Instead, the driver for the device's
 817 parent must take responsibility for telling the device's driver when the
 818 parent's power state changes.
 819
 820 9. Autosuspend, or automatically-delayed suspends
 821 =================================================
 822
 823 Changing a device's power state isn't free; it requires both time and energy.
 824 A device should be put in a low-power state only when there's some reason to
 825 think it will remain in that state for a substantial time.  A common heuristic
 826 says that a device which hasn't been used for a while is liable to remain
 827 unused; following this advice, drivers should not allow devices to be suspended
 828 at runtime until they have been inactive for some minimum period.  Even when
 829 the heuristic ends up being non-optimal, it will still prevent devices from
 830 "bouncing" too rapidly between low-power and full-power states.
 831
 832 The term "autosuspend" is an historical remnant.  It doesn't mean that the
 833 device is automatically suspended (the subsystem or driver still has to call
 834 the appropriate PM routines); rather it means that runtime suspends will
 835 automatically be delayed until the desired period of inactivity has elapsed.
 836
 837 Inactivity is determined based on the power.last_busy field.  Drivers should
 838 call pm_runtime_mark_last_busy() to update this field after carrying out I/O,
 839 typically just before calling pm_runtime_put_autosuspend().  The desired length
 840 of the inactivity period is a matter of policy.  Subsystems can set this length
 841 initially by calling pm_runtime_set_autosuspend_delay(), but after device
 842 registration the length should be controlled by user space, using the
 843 /sys/devices/.../power/autosuspend_delay_ms attribute.
 844
 845 In order to use autosuspend, subsystems or drivers must call
 846 pm_runtime_use_autosuspend() (preferably before registering the device), and
 847 thereafter they should use the various `*_autosuspend()` helper functions
 848 instead of the non-autosuspend counterparts::
 849
 850         Instead of: pm_runtime_suspend    use: pm_runtime_autosuspend;
 851         Instead of: pm_schedule_suspend   use: pm_request_autosuspend;
 852         Instead of: pm_runtime_put        use: pm_runtime_put_autosuspend;
 853         Instead of: pm_runtime_put_sync   use: pm_runtime_put_sync_autosuspend.
 854
 855 Drivers may also continue to use the non-autosuspend helper functions; they
 856 will behave normally, which means sometimes taking the autosuspend delay into
 857 account (see pm_runtime_idle).
 858
 859 Under some circumstances a driver or subsystem may want to prevent a device
 860 from autosuspending immediately, even though the usage counter is zero and the
 861 autosuspend delay time has expired.  If the ->runtime_suspend() callback
 862 returns -EAGAIN or -EBUSY, and if the next autosuspend delay expiration time is
 863 in the future (as it normally would be if the callback invoked
 864 pm_runtime_mark_last_busy()), the PM core will automatically reschedule the
 865 autosuspend.  The ->runtime_suspend() callback can't do this rescheduling
 866 itself because no suspend requests of any kind are accepted while the device is
 867 suspending (i.e., while the callback is running).
 868
 869 The implementation is well suited for asynchronous use in interrupt contexts.
 870 However such use inevitably involves races, because the PM core can't
 871 synchronize ->runtime_suspend() callbacks with the arrival of I/O requests.
 872 This synchronization must be handled by the driver, using its private lock.
 873 Here is a schematic pseudo-code example::
 874
 875         foo_read_or_write(struct foo_priv *foo, void *data)
 876         {
 877                 lock(&foo->private_lock);
 878                 add_request_to_io_queue(foo, data);
 879                 if (foo->num_pending_requests++ == 0)
 880                         pm_runtime_get(&foo->dev);
 881                 if (!foo->is_suspended)
 882                         foo_process_next_request(foo);
 883                 unlock(&foo->private_lock);
 884         }
 885
 886         foo_io_completion(struct foo_priv *foo, void *req)
 887         {
 888                 lock(&foo->private_lock);
 889                 if (--foo->num_pending_requests == 0) {
 890                         pm_runtime_mark_last_busy(&foo->dev);
 891                         pm_runtime_put_autosuspend(&foo->dev);
 892                 } else {
 893                         foo_process_next_request(foo);
 894                 }
 895                 unlock(&foo->private_lock);
 896                 /* Send req result back to the user ... */
 897         }
 898
 899         int foo_runtime_suspend(struct device *dev)
 900         {
 901                 struct foo_priv foo = container_of(dev, ...);
 902                 int ret = 0;
 903
 904                 lock(&foo->private_lock);
 905                 if (foo->num_pending_requests > 0) {
 906                         ret = -EBUSY;
 907                 } else {
 908                         /* ... suspend the device ... */
 909                         foo->is_suspended = 1;
 910                 }
 911                 unlock(&foo->private_lock);
 912                 return ret;
 913         }
 914
 915         int foo_runtime_resume(struct device *dev)
 916         {
 917                 struct foo_priv foo = container_of(dev, ...);
 918
 919                 lock(&foo->private_lock);
 920                 /* ... resume the device ... */
 921                 foo->is_suspended = 0;
 922                 pm_runtime_mark_last_busy(&foo->dev);
 923                 if (foo->num_pending_requests > 0)
 924                         foo_process_next_request(foo);
 925                 unlock(&foo->private_lock);
 926                 return 0;
 927         }
 928
 929 The important point is that after foo_io_completion() asks for an autosuspend,
 930 the foo_runtime_suspend() callback may race with foo_read_or_write().
 931 Therefore foo_runtime_suspend() has to check whether there are any pending I/O
 932 requests (while holding the private lock) before allowing the suspend to
 933 proceed.
 934
 935 In addition, the power.autosuspend_delay field can be changed by user space at
 936 any time.  If a driver cares about this, it can call
 937 pm_runtime_autosuspend_expiration() from within the ->runtime_suspend()
 938 callback while holding its private lock.  If the function returns a nonzero
 939 value then the delay has not yet expired and the callback should return
 940 -EAGAIN.