Linux 4.11-rc5
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / usb / power-management.txt
blob00e7069971308b8bd82f13a6b5f8160bb9014134
1                         Power Management for USB
3                  Alan Stern <stern@rowland.harvard.edu>
5                        Last-updated: February 2014
8         Contents:
9         ---------
10         * What is Power Management?
11         * What is Remote Wakeup?
12         * When is a USB device idle?
13         * Forms of dynamic PM
14         * The user interface for dynamic PM
15         * Changing the default idle-delay time
16         * Warnings
17         * The driver interface for Power Management
18         * The driver interface for autosuspend and autoresume
19         * Other parts of the driver interface
20         * Mutual exclusion
21         * Interaction between dynamic PM and system PM
22         * xHCI hardware link PM
23         * USB Port Power Control
24         * User Interface for Port Power Control
25         * Suggested Userspace Port Power Policy
28         What is Power Management?
29         -------------------------
31 Power Management (PM) is the practice of saving energy by suspending
32 parts of a computer system when they aren't being used.  While a
33 component is "suspended" it is in a nonfunctional low-power state; it
34 might even be turned off completely.  A suspended component can be
35 "resumed" (returned to a functional full-power state) when the kernel
36 needs to use it.  (There also are forms of PM in which components are
37 placed in a less functional but still usable state instead of being
38 suspended; an example would be reducing the CPU's clock rate.  This
39 document will not discuss those other forms.)
41 When the parts being suspended include the CPU and most of the rest of
42 the system, we speak of it as a "system suspend".  When a particular
43 device is turned off while the system as a whole remains running, we
44 call it a "dynamic suspend" (also known as a "runtime suspend" or
45 "selective suspend").  This document concentrates mostly on how
46 dynamic PM is implemented in the USB subsystem, although system PM is
47 covered to some extent (see Documentation/power/*.txt for more
48 information about system PM).
50 System PM support is present only if the kernel was built with CONFIG_SUSPEND
51 or CONFIG_HIBERNATION enabled.  Dynamic PM support for USB is present whenever
52 the kernel was built with CONFIG_PM enabled.
54 [Historically, dynamic PM support for USB was present only if the
55 kernel had been built with CONFIG_USB_SUSPEND enabled (which depended on
56 CONFIG_PM_RUNTIME).  Starting with the 3.10 kernel release, dynamic PM support
57 for USB was present whenever the kernel was built with CONFIG_PM_RUNTIME
58 enabled.  The CONFIG_USB_SUSPEND option had been eliminated.]
61         What is Remote Wakeup?
62         ----------------------
64 When a device has been suspended, it generally doesn't resume until
65 the computer tells it to.  Likewise, if the entire computer has been
66 suspended, it generally doesn't resume until the user tells it to, say
67 by pressing a power button or opening the cover.
69 However some devices have the capability of resuming by themselves, or
70 asking the kernel to resume them, or even telling the entire computer
71 to resume.  This capability goes by several names such as "Wake On
72 LAN"; we will refer to it generically as "remote wakeup".  When a
73 device is enabled for remote wakeup and it is suspended, it may resume
74 itself (or send a request to be resumed) in response to some external
75 event.  Examples include a suspended keyboard resuming when a key is
76 pressed, or a suspended USB hub resuming when a device is plugged in.
79         When is a USB device idle?
80         --------------------------
82 A device is idle whenever the kernel thinks it's not busy doing
83 anything important and thus is a candidate for being suspended.  The
84 exact definition depends on the device's driver; drivers are allowed
85 to declare that a device isn't idle even when there's no actual
86 communication taking place.  (For example, a hub isn't considered idle
87 unless all the devices plugged into that hub are already suspended.)
88 In addition, a device isn't considered idle so long as a program keeps
89 its usbfs file open, whether or not any I/O is going on.
91 If a USB device has no driver, its usbfs file isn't open, and it isn't
92 being accessed through sysfs, then it definitely is idle.
95         Forms of dynamic PM
96         -------------------
98 Dynamic suspends occur when the kernel decides to suspend an idle
99 device.  This is called "autosuspend" for short.  In general, a device
100 won't be autosuspended unless it has been idle for some minimum period
101 of time, the so-called idle-delay time.
103 Of course, nothing the kernel does on its own initiative should
104 prevent the computer or its devices from working properly.  If a
105 device has been autosuspended and a program tries to use it, the
106 kernel will automatically resume the device (autoresume).  For the
107 same reason, an autosuspended device will usually have remote wakeup
108 enabled, if the device supports remote wakeup.
110 It is worth mentioning that many USB drivers don't support
111 autosuspend.  In fact, at the time of this writing (Linux 2.6.23) the
112 only drivers which do support it are the hub driver, kaweth, asix,
113 usblp, usblcd, and usb-skeleton (which doesn't count).  If a
114 non-supporting driver is bound to a device, the device won't be
115 autosuspended.  In effect, the kernel pretends the device is never
116 idle.
118 We can categorize power management events in two broad classes:
119 external and internal.  External events are those triggered by some
120 agent outside the USB stack: system suspend/resume (triggered by
121 userspace), manual dynamic resume (also triggered by userspace), and
122 remote wakeup (triggered by the device).  Internal events are those
123 triggered within the USB stack: autosuspend and autoresume.  Note that
124 all dynamic suspend events are internal; external agents are not
125 allowed to issue dynamic suspends.
128         The user interface for dynamic PM
129         ---------------------------------
131 The user interface for controlling dynamic PM is located in the power/
132 subdirectory of each USB device's sysfs directory, that is, in
133 /sys/bus/usb/devices/.../power/ where "..." is the device's ID.  The
134 relevant attribute files are: wakeup, control, and
135 autosuspend_delay_ms.  (There may also be a file named "level"; this
136 file was deprecated as of the 2.6.35 kernel and replaced by the
137 "control" file.  In 2.6.38 the "autosuspend" file will be deprecated
138 and replaced by the "autosuspend_delay_ms" file.  The only difference
139 is that the newer file expresses the delay in milliseconds whereas the
140 older file uses seconds.  Confusingly, both files are present in 2.6.37
141 but only "autosuspend" works.)
143         power/wakeup
145                 This file is empty if the device does not support
146                 remote wakeup.  Otherwise the file contains either the
147                 word "enabled" or the word "disabled", and you can
148                 write those words to the file.  The setting determines
149                 whether or not remote wakeup will be enabled when the
150                 device is next suspended.  (If the setting is changed
151                 while the device is suspended, the change won't take
152                 effect until the following suspend.)
154         power/control
156                 This file contains one of two words: "on" or "auto".
157                 You can write those words to the file to change the
158                 device's setting.
160                 "on" means that the device should be resumed and
161                 autosuspend is not allowed.  (Of course, system
162                 suspends are still allowed.)
164                 "auto" is the normal state in which the kernel is
165                 allowed to autosuspend and autoresume the device.
167                 (In kernels up to 2.6.32, you could also specify
168                 "suspend", meaning that the device should remain
169                 suspended and autoresume was not allowed.  This
170                 setting is no longer supported.)
172         power/autosuspend_delay_ms
174                 This file contains an integer value, which is the
175                 number of milliseconds the device should remain idle
176                 before the kernel will autosuspend it (the idle-delay
177                 time).  The default is 2000.  0 means to autosuspend
178                 as soon as the device becomes idle, and negative
179                 values mean never to autosuspend.  You can write a
180                 number to the file to change the autosuspend
181                 idle-delay time.
183 Writing "-1" to power/autosuspend_delay_ms and writing "on" to
184 power/control do essentially the same thing -- they both prevent the
185 device from being autosuspended.  Yes, this is a redundancy in the
186 API.
188 (In 2.6.21 writing "0" to power/autosuspend would prevent the device
189 from being autosuspended; the behavior was changed in 2.6.22.  The
190 power/autosuspend attribute did not exist prior to 2.6.21, and the
191 power/level attribute did not exist prior to 2.6.22.  power/control
192 was added in 2.6.34, and power/autosuspend_delay_ms was added in
193 2.6.37 but did not become functional until 2.6.38.)
196         Changing the default idle-delay time
197         ------------------------------------
199 The default autosuspend idle-delay time (in seconds) is controlled by
200 a module parameter in usbcore.  You can specify the value when usbcore
201 is loaded.  For example, to set it to 5 seconds instead of 2 you would
204         modprobe usbcore autosuspend=5
206 Equivalently, you could add to a configuration file in /etc/modprobe.d
207 a line saying:
209         options usbcore autosuspend=5
211 Some distributions load the usbcore module very early during the boot
212 process, by means of a program or script running from an initramfs
213 image.  To alter the parameter value you would have to rebuild that
214 image.
216 If usbcore is compiled into the kernel rather than built as a loadable
217 module, you can add
219         usbcore.autosuspend=5
221 to the kernel's boot command line.
223 Finally, the parameter value can be changed while the system is
224 running.  If you do:
226         echo 5 >/sys/module/usbcore/parameters/autosuspend
228 then each new USB device will have its autosuspend idle-delay
229 initialized to 5.  (The idle-delay values for already existing devices
230 will not be affected.)
232 Setting the initial default idle-delay to -1 will prevent any
233 autosuspend of any USB device.  This has the benefit of allowing you
234 then to enable autosuspend for selected devices.
237         Warnings
238         --------
240 The USB specification states that all USB devices must support power
241 management.  Nevertheless, the sad fact is that many devices do not
242 support it very well.  You can suspend them all right, but when you
243 try to resume them they disconnect themselves from the USB bus or
244 they stop working entirely.  This seems to be especially prevalent
245 among printers and scanners, but plenty of other types of device have
246 the same deficiency.
248 For this reason, by default the kernel disables autosuspend (the
249 power/control attribute is initialized to "on") for all devices other
250 than hubs.  Hubs, at least, appear to be reasonably well-behaved in
251 this regard.
253 (In 2.6.21 and 2.6.22 this wasn't the case.  Autosuspend was enabled
254 by default for almost all USB devices.  A number of people experienced
255 problems as a result.)
257 This means that non-hub devices won't be autosuspended unless the user
258 or a program explicitly enables it.  As of this writing there aren't
259 any widespread programs which will do this; we hope that in the near
260 future device managers such as HAL will take on this added
261 responsibility.  In the meantime you can always carry out the
262 necessary operations by hand or add them to a udev script.  You can
263 also change the idle-delay time; 2 seconds is not the best choice for
264 every device.
266 If a driver knows that its device has proper suspend/resume support,
267 it can enable autosuspend all by itself.  For example, the video
268 driver for a laptop's webcam might do this (in recent kernels they
269 do), since these devices are rarely used and so should normally be
270 autosuspended.
272 Sometimes it turns out that even when a device does work okay with
273 autosuspend there are still problems.  For example, the usbhid driver,
274 which manages keyboards and mice, has autosuspend support.  Tests with
275 a number of keyboards show that typing on a suspended keyboard, while
276 causing the keyboard to do a remote wakeup all right, will nonetheless
277 frequently result in lost keystrokes.  Tests with mice show that some
278 of them will issue a remote-wakeup request in response to button
279 presses but not to motion, and some in response to neither.
281 The kernel will not prevent you from enabling autosuspend on devices
282 that can't handle it.  It is even possible in theory to damage a
283 device by suspending it at the wrong time.  (Highly unlikely, but
284 possible.)  Take care.
287         The driver interface for Power Management
288         -----------------------------------------
290 The requirements for a USB driver to support external power management
291 are pretty modest; the driver need only define
293         .suspend
294         .resume
295         .reset_resume
297 methods in its usb_driver structure, and the reset_resume method is
298 optional.  The methods' jobs are quite simple:
300         The suspend method is called to warn the driver that the
301         device is going to be suspended.  If the driver returns a
302         negative error code, the suspend will be aborted.  Normally
303         the driver will return 0, in which case it must cancel all
304         outstanding URBs (usb_kill_urb()) and not submit any more.
306         The resume method is called to tell the driver that the
307         device has been resumed and the driver can return to normal
308         operation.  URBs may once more be submitted.
310         The reset_resume method is called to tell the driver that
311         the device has been resumed and it also has been reset.
312         The driver should redo any necessary device initialization,
313         since the device has probably lost most or all of its state
314         (although the interfaces will be in the same altsettings as
315         before the suspend).
317 If the device is disconnected or powered down while it is suspended,
318 the disconnect method will be called instead of the resume or
319 reset_resume method.  This is also quite likely to happen when
320 waking up from hibernation, as many systems do not maintain suspend
321 current to the USB host controllers during hibernation.  (It's
322 possible to work around the hibernation-forces-disconnect problem by
323 using the USB Persist facility.)
325 The reset_resume method is used by the USB Persist facility (see
326 Documentation/usb/persist.txt) and it can also be used under certain
327 circumstances when CONFIG_USB_PERSIST is not enabled.  Currently, if a
328 device is reset during a resume and the driver does not have a
329 reset_resume method, the driver won't receive any notification about
330 the resume.  Later kernels will call the driver's disconnect method;
331 2.6.23 doesn't do this.
333 USB drivers are bound to interfaces, so their suspend and resume
334 methods get called when the interfaces are suspended or resumed.  In
335 principle one might want to suspend some interfaces on a device (i.e.,
336 force the drivers for those interface to stop all activity) without
337 suspending the other interfaces.  The USB core doesn't allow this; all
338 interfaces are suspended when the device itself is suspended and all
339 interfaces are resumed when the device is resumed.  It isn't possible
340 to suspend or resume some but not all of a device's interfaces.  The
341 closest you can come is to unbind the interfaces' drivers.
344         The driver interface for autosuspend and autoresume
345         ---------------------------------------------------
347 To support autosuspend and autoresume, a driver should implement all
348 three of the methods listed above.  In addition, a driver indicates
349 that it supports autosuspend by setting the .supports_autosuspend flag
350 in its usb_driver structure.  It is then responsible for informing the
351 USB core whenever one of its interfaces becomes busy or idle.  The
352 driver does so by calling these six functions:
354         int  usb_autopm_get_interface(struct usb_interface *intf);
355         void usb_autopm_put_interface(struct usb_interface *intf);
356         int  usb_autopm_get_interface_async(struct usb_interface *intf);
357         void usb_autopm_put_interface_async(struct usb_interface *intf);
358         void usb_autopm_get_interface_no_resume(struct usb_interface *intf);
359         void usb_autopm_put_interface_no_suspend(struct usb_interface *intf);
361 The functions work by maintaining a usage counter in the
362 usb_interface's embedded device structure.  When the counter is > 0
363 then the interface is deemed to be busy, and the kernel will not
364 autosuspend the interface's device.  When the usage counter is = 0
365 then the interface is considered to be idle, and the kernel may
366 autosuspend the device.
368 Drivers need not be concerned about balancing changes to the usage
369 counter; the USB core will undo any remaining "get"s when a driver
370 is unbound from its interface.  As a corollary, drivers must not call
371 any of the usb_autopm_* functions after their disconnect() routine has
372 returned.
374 Drivers using the async routines are responsible for their own
375 synchronization and mutual exclusion.
377         usb_autopm_get_interface() increments the usage counter and
378         does an autoresume if the device is suspended.  If the
379         autoresume fails, the counter is decremented back.
381         usb_autopm_put_interface() decrements the usage counter and
382         attempts an autosuspend if the new value is = 0.
384         usb_autopm_get_interface_async() and
385         usb_autopm_put_interface_async() do almost the same things as
386         their non-async counterparts.  The big difference is that they
387         use a workqueue to do the resume or suspend part of their
388         jobs.  As a result they can be called in an atomic context,
389         such as an URB's completion handler, but when they return the
390         device will generally not yet be in the desired state.
392         usb_autopm_get_interface_no_resume() and
393         usb_autopm_put_interface_no_suspend() merely increment or
394         decrement the usage counter; they do not attempt to carry out
395         an autoresume or an autosuspend.  Hence they can be called in
396         an atomic context.
398 The simplest usage pattern is that a driver calls
399 usb_autopm_get_interface() in its open routine and
400 usb_autopm_put_interface() in its close or release routine.  But other
401 patterns are possible.
403 The autosuspend attempts mentioned above will often fail for one
404 reason or another.  For example, the power/control attribute might be
405 set to "on", or another interface in the same device might not be
406 idle.  This is perfectly normal.  If the reason for failure was that
407 the device hasn't been idle for long enough, a timer is scheduled to
408 carry out the operation automatically when the autosuspend idle-delay
409 has expired.
411 Autoresume attempts also can fail, although failure would mean that
412 the device is no longer present or operating properly.  Unlike
413 autosuspend, there's no idle-delay for an autoresume.
416         Other parts of the driver interface
417         -----------------------------------
419 Drivers can enable autosuspend for their devices by calling
421         usb_enable_autosuspend(struct usb_device *udev);
423 in their probe() routine, if they know that the device is capable of
424 suspending and resuming correctly.  This is exactly equivalent to
425 writing "auto" to the device's power/control attribute.  Likewise,
426 drivers can disable autosuspend by calling
428         usb_disable_autosuspend(struct usb_device *udev);
430 This is exactly the same as writing "on" to the power/control attribute.
432 Sometimes a driver needs to make sure that remote wakeup is enabled
433 during autosuspend.  For example, there's not much point
434 autosuspending a keyboard if the user can't cause the keyboard to do a
435 remote wakeup by typing on it.  If the driver sets
436 intf->needs_remote_wakeup to 1, the kernel won't autosuspend the
437 device if remote wakeup isn't available.  (If the device is already
438 autosuspended, though, setting this flag won't cause the kernel to
439 autoresume it.  Normally a driver would set this flag in its probe
440 method, at which time the device is guaranteed not to be
441 autosuspended.)
443 If a driver does its I/O asynchronously in interrupt context, it
444 should call usb_autopm_get_interface_async() before starting output and
445 usb_autopm_put_interface_async() when the output queue drains.  When
446 it receives an input event, it should call
448         usb_mark_last_busy(struct usb_device *udev);
450 in the event handler.  This tells the PM core that the device was just
451 busy and therefore the next autosuspend idle-delay expiration should
452 be pushed back.  Many of the usb_autopm_* routines also make this call,
453 so drivers need to worry only when interrupt-driven input arrives.
455 Asynchronous operation is always subject to races.  For example, a
456 driver may call the usb_autopm_get_interface_async() routine at a time
457 when the core has just finished deciding the device has been idle for
458 long enough but not yet gotten around to calling the driver's suspend
459 method.  The suspend method must be responsible for synchronizing with
460 the I/O request routine and the URB completion handler; it should
461 cause autosuspends to fail with -EBUSY if the driver needs to use the
462 device.
464 External suspend calls should never be allowed to fail in this way,
465 only autosuspend calls.  The driver can tell them apart by applying
466 the PMSG_IS_AUTO() macro to the message argument to the suspend
467 method; it will return True for internal PM events (autosuspend) and
468 False for external PM events.
471         Mutual exclusion
472         ----------------
474 For external events -- but not necessarily for autosuspend or
475 autoresume -- the device semaphore (udev->dev.sem) will be held when a
476 suspend or resume method is called.  This implies that external
477 suspend/resume events are mutually exclusive with calls to probe,
478 disconnect, pre_reset, and post_reset; the USB core guarantees that
479 this is true of autosuspend/autoresume events as well.
481 If a driver wants to block all suspend/resume calls during some
482 critical section, the best way is to lock the device and call
483 usb_autopm_get_interface() (and do the reverse at the end of the
484 critical section).  Holding the device semaphore will block all
485 external PM calls, and the usb_autopm_get_interface() will prevent any
486 internal PM calls, even if it fails.  (Exercise: Why?)
489         Interaction between dynamic PM and system PM
490         --------------------------------------------
492 Dynamic power management and system power management can interact in
493 a couple of ways.
495 Firstly, a device may already be autosuspended when a system suspend
496 occurs.  Since system suspends are supposed to be as transparent as
497 possible, the device should remain suspended following the system
498 resume.  But this theory may not work out well in practice; over time
499 the kernel's behavior in this regard has changed.  As of 2.6.37 the
500 policy is to resume all devices during a system resume and let them
501 handle their own runtime suspends afterward.
503 Secondly, a dynamic power-management event may occur as a system
504 suspend is underway.  The window for this is short, since system
505 suspends don't take long (a few seconds usually), but it can happen.
506 For example, a suspended device may send a remote-wakeup signal while
507 the system is suspending.  The remote wakeup may succeed, which would
508 cause the system suspend to abort.  If the remote wakeup doesn't
509 succeed, it may still remain active and thus cause the system to
510 resume as soon as the system suspend is complete.  Or the remote
511 wakeup may fail and get lost.  Which outcome occurs depends on timing
512 and on the hardware and firmware design.
515         xHCI hardware link PM
516         ---------------------
518 xHCI host controller provides hardware link power management to usb2.0
519 (xHCI 1.0 feature) and usb3.0 devices which support link PM. By
520 enabling hardware LPM, the host can automatically put the device into
521 lower power state(L1 for usb2.0 devices, or U1/U2 for usb3.0 devices),
522 which state device can enter and resume very quickly.
524 The user interface for controlling hardware LPM is located in the
525 power/ subdirectory of each USB device's sysfs directory, that is, in
526 /sys/bus/usb/devices/.../power/ where "..." is the device's ID. The
527 relevant attribute files are usb2_hardware_lpm and usb3_hardware_lpm.
529         power/usb2_hardware_lpm
531                 When a USB2 device which support LPM is plugged to a
532                 xHCI host root hub which support software LPM, the
533                 host will run a software LPM test for it; if the device
534                 enters L1 state and resume successfully and the host
535                 supports USB2 hardware LPM, this file will show up and
536                 driver will enable hardware LPM for the device. You
537                 can write y/Y/1 or n/N/0 to the file to enable/disable
538                 USB2 hardware LPM manually. This is for test purpose mainly.
540         power/usb3_hardware_lpm_u1
541         power/usb3_hardware_lpm_u2
543                 When a USB 3.0 lpm-capable device is plugged in to a
544                 xHCI host which supports link PM, it will check if U1
545                 and U2 exit latencies have been set in the BOS
546                 descriptor; if the check is passed and the host
547                 supports USB3 hardware LPM, USB3 hardware LPM will be
548                 enabled for the device and these files will be created.
549                 The files hold a string value (enable or disable)
550                 indicating whether or not USB3 hardware LPM U1 or U2
551                 is enabled for the device.
553         USB Port Power Control
554         ----------------------
556 In addition to suspending endpoint devices and enabling hardware
557 controlled link power management, the USB subsystem also has the
558 capability to disable power to ports under some conditions.  Power is
559 controlled through Set/ClearPortFeature(PORT_POWER) requests to a hub.
560 In the case of a root or platform-internal hub the host controller
561 driver translates PORT_POWER requests into platform firmware (ACPI)
562 method calls to set the port power state. For more background see the
563 Linux Plumbers Conference 2012 slides [1] and video [2]:
565 Upon receiving a ClearPortFeature(PORT_POWER) request a USB port is
566 logically off, and may trigger the actual loss of VBUS to the port [3].
567 VBUS may be maintained in the case where a hub gangs multiple ports into
568 a shared power well causing power to remain until all ports in the gang
569 are turned off.  VBUS may also be maintained by hub ports configured for
570 a charging application.  In any event a logically off port will lose
571 connection with its device, not respond to hotplug events, and not
572 respond to remote wakeup events*.
574 WARNING: turning off a port may result in the inability to hot add a device.
575 Please see "User Interface for Port Power Control" for details.
577 As far as the effect on the device itself it is similar to what a device
578 goes through during system suspend, i.e. the power session is lost.  Any
579 USB device or driver that misbehaves with system suspend will be
580 similarly affected by a port power cycle event.  For this reason the
581 implementation shares the same device recovery path (and honors the same
582 quirks) as the system resume path for the hub.
584 [1]: http://dl.dropbox.com/u/96820575/sarah-sharp-lpt-port-power-off2-mini.pdf
585 [2]: http://linuxplumbers.ubicast.tv/videos/usb-port-power-off-kerneluserspace-api/
586 [3]: USB 3.1 Section 10.12
587 * wakeup note: if a device is configured to send wakeup events the port
588   power control implementation will block poweroff attempts on that
589   port.
592         User Interface for Port Power Control
593         -------------------------------------
595 The port power control mechanism uses the PM runtime system.  Poweroff is
596 requested by clearing the power/pm_qos_no_power_off flag of the port device
597 (defaults to 1).  If the port is disconnected it will immediately receive a
598 ClearPortFeature(PORT_POWER) request.  Otherwise, it will honor the pm runtime
599 rules and require the attached child device and all descendants to be suspended.
600 This mechanism is dependent on the hub advertising port power switching in its
601 hub descriptor (wHubCharacteristics logical power switching mode field).
603 Note, some interface devices/drivers do not support autosuspend.  Userspace may
604 need to unbind the interface drivers before the usb_device will suspend.  An
605 unbound interface device is suspended by default.  When unbinding, be careful
606 to unbind interface drivers, not the driver of the parent usb device.  Also,
607 leave hub interface drivers bound.  If the driver for the usb device (not
608 interface) is unbound the kernel is no longer able to resume the device.  If a
609 hub interface driver is unbound, control of its child ports is lost and all
610 attached child-devices will disconnect.  A good rule of thumb is that if the
611 'driver/module' link for a device points to /sys/module/usbcore then unbinding
612 it will interfere with port power control.
614 Example of the relevant files for port power control.  Note, in this example
615 these files are relative to a usb hub device (prefix).
617      prefix=/sys/devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb3/3-1
619                       attached child device +
620                   hub port device +         |
621      hub interface device +       |         |
622                           v       v         v
623                   $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/device
625      $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/power/pm_qos_no_power_off
626      $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/device/power/control
627      $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/device/3-1.1:<intf0>/driver/unbind
628      $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/device/3-1.1:<intf1>/driver/unbind
629      ...
630      $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/device/3-1.1:<intfN>/driver/unbind
632 In addition to these files some ports may have a 'peer' link to a port on
633 another hub.  The expectation is that all superspeed ports have a
634 hi-speed peer.
636 $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/peer -> ../../../../usb2/2-1/2-1:1.0/2-1-port1
637 ../../../../usb2/2-1/2-1:1.0/2-1-port1/peer -> ../../../../usb3/3-1/3-1:1.0/3-1-port1
639 Distinct from 'companion ports', or 'ehci/xhci shared switchover ports'
640 peer ports are simply the hi-speed and superspeed interface pins that
641 are combined into a single usb3 connector.  Peer ports share the same
642 ancestor XHCI device.
644 While a superspeed port is powered off a device may downgrade its
645 connection and attempt to connect to the hi-speed pins.  The
646 implementation takes steps to prevent this:
648 1/ Port suspend is sequenced to guarantee that hi-speed ports are powered-off
649    before their superspeed peer is permitted to power-off.  The implication is
650    that the setting pm_qos_no_power_off to zero on a superspeed port may not cause
651    the port to power-off until its highspeed peer has gone to its runtime suspend
652    state.  Userspace must take care to order the suspensions if it wants to
653    guarantee that a superspeed port will power-off.
655 2/ Port resume is sequenced to force a superspeed port to power-on prior to its
656    highspeed peer.
658 3/ Port resume always triggers an attached child device to resume.  After a
659    power session is lost the device may have been removed, or need reset.
660    Resuming the child device when the parent port regains power resolves those
661    states and clamps the maximum port power cycle frequency at the rate the child
662    device can suspend (autosuspend-delay) and resume (reset-resume latency).
664 Sysfs files relevant for port power control:
665         <hubdev-portX>/power/pm_qos_no_power_off:
666                 This writable flag controls the state of an idle port.
667                 Once all children and descendants have suspended the
668                 port may suspend/poweroff provided that
669                 pm_qos_no_power_off is '0'.  If pm_qos_no_power_off is
670                 '1' the port will remain active/powered regardless of
671                 the stats of descendants.  Defaults to 1.
673         <hubdev-portX>/power/runtime_status:
674                 This file reflects whether the port is 'active' (power is on)
675                 or 'suspended' (logically off).  There is no indication to
676                 userspace whether VBUS is still supplied.
678         <hubdev-portX>/connect_type:
679                 An advisory read-only flag to userspace indicating the
680                 location and connection type of the port.  It returns
681                 one of four values 'hotplug', 'hardwired', 'not used',
682                 and 'unknown'.  All values, besides unknown, are set by
683                 platform firmware.
685                 "hotplug" indicates an externally connectable/visible
686                 port on the platform.  Typically userspace would choose
687                 to keep such a port powered to handle new device
688                 connection events.
690                 "hardwired" refers to a port that is not visible but
691                 connectable. Examples are internal ports for USB
692                 bluetooth that can be disconnected via an external
693                 switch or a port with a hardwired USB camera.  It is
694                 expected to be safe to allow these ports to suspend
695                 provided pm_qos_no_power_off is coordinated with any
696                 switch that gates connections.  Userspace must arrange
697                 for the device to be connected prior to the port
698                 powering off, or to activate the port prior to enabling
699                 connection via a switch.
701                 "not used" refers to an internal port that is expected
702                 to never have a device connected to it.  These may be
703                 empty internal ports, or ports that are not physically
704                 exposed on a platform.  Considered safe to be
705                 powered-off at all times.
707                 "unknown" means platform firmware does not provide
708                 information for this port.  Most commonly refers to
709                 external hub ports which should be considered 'hotplug'
710                 for policy decisions.
712                 NOTE1: since we are relying on the BIOS to get this ACPI
713                 information correct, the USB port descriptions may be
714                 missing or wrong.
716                 NOTE2: Take care in clearing pm_qos_no_power_off.  Once
717                 power is off this port will
718                 not respond to new connect events.
720         Once a child device is attached additional constraints are
721         applied before the port is allowed to poweroff.
723         <child>/power/control:
724                 Must be 'auto', and the port will not
725                 power down until <child>/power/runtime_status
726                 reflects the 'suspended' state.  Default
727                 value is controlled by child device driver.
729         <child>/power/persist:
730                 This defaults to '1' for most devices and indicates if
731                 kernel can persist the device's configuration across a
732                 power session loss (suspend / port-power event).  When
733                 this value is '0' (quirky devices), port poweroff is
734                 disabled.
736         <child>/driver/unbind:
737                 Wakeup capable devices will block port poweroff.  At
738                 this time the only mechanism to clear the usb-internal
739                 wakeup-capability for an interface device is to unbind
740                 its driver.
742 Summary of poweroff pre-requisite settings relative to a port device:
744         echo 0 > power/pm_qos_no_power_off
745         echo 0 > peer/power/pm_qos_no_power_off # if it exists
746         echo auto > power/control # this is the default value
747         echo auto > <child>/power/control
748         echo 1 > <child>/power/persist # this is the default value
750         Suggested Userspace Port Power Policy
751         -------------------------------------
753 As noted above userspace needs to be careful and deliberate about what
754 ports are enabled for poweroff.
756 The default configuration is that all ports start with
757 power/pm_qos_no_power_off set to '1' causing ports to always remain
758 active.
760 Given confidence in the platform firmware's description of the ports
761 (ACPI _PLD record for a port populates 'connect_type') userspace can
762 clear pm_qos_no_power_off for all 'not used' ports.  The same can be
763 done for 'hardwired' ports provided poweroff is coordinated with any
764 connection switch for the port.
766 A more aggressive userspace policy is to enable USB port power off for
767 all ports (set <hubdev-portX>/power/pm_qos_no_power_off to '0') when
768 some external factor indicates the user has stopped interacting with the
769 system.  For example, a distro may want to enable power off all USB
770 ports when the screen blanks, and re-power them when the screen becomes
771 active.  Smart phones and tablets may want to power off USB ports when
772 the user pushes the power button.