split dev_queue
[cor.git] / Documentation / power / runtime_pm.rst
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1 ==================================================
2 Runtime Power Management Framework for I/O Devices
3 ==================================================
5 (C) 2009-2011 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>, Novell Inc.
7 (C) 2010 Alan Stern <stern@rowland.harvard.edu>
9 (C) 2014 Intel Corp., Rafael J. Wysocki <rafael.j.wysocki@intel.com>
11 1. Introduction
12 ===============
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:
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.
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.
28 * Three device runtime PM callbacks in 'struct dev_pm_ops' (defined in
29   include/linux/pm.h).
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.
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.
40 2. Device Runtime PM Callbacks
41 ==============================
43 There are three device runtime PM callbacks defined in 'struct dev_pm_ops'::
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   };
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:
57   1. PM domain of the device, if the device's PM domain object, dev->pm_domain,
58      is present.
60   2. Device type of the device, if both dev->type and dev->type->pm are present.
62   3. Device class of the device, if both dev->class and dev->class->pm are
63      present.
65   4. Bus type of the device, if both dev->bus and dev->bus->pm are present.
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).
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.
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.
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).
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'.
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.
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).
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.
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).
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'.
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).
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.
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.
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.
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:
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).
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').
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.
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').
188 Additionally, the helper functions provided by the PM core obey the following
189 rules:
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.
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.
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.
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.
205 3. Runtime PM Device Fields
206 ===========================
208 The following device runtime PM fields are present in 'struct dev_pm_info', as
209 defined in include/linux/pm.h:
211   `struct timer_list suspend_timer;`
212     - timer used for scheduling (delayed) suspend and autosuspend requests
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)
219   `struct work_struct work;`
220     - work structure used for queuing up requests (i.e. work items in pm_wq)
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
226   `spinlock_t lock;`
227     - lock used for synchronization
229   `atomic_t usage_count;`
230     - the usage counter of the device
232   `atomic_t child_count;`
233     - the count of 'active' children of the device
235   `unsigned int ignore_children;`
236     - if set, the value of child_count is ignored (but still updated)
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)
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
249   `unsigned int idle_notification;`
250     - if set, ->runtime_idle() is being executed
252   `unsigned int request_pending;`
253     - if set, there's a pending request (i.e. a work item queued up into pm_wq)
255   `enum rpm_request request;`
256     - type of request that's pending (valid if request_pending is set)
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"
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
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
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
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
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
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
292   `int autosuspend_delay;`
293     - the delay time (in milliseconds) to be used for autosuspend
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
300 All of the above fields are members of the 'power' member of 'struct device'.
302 4. Runtime PM Device Helper Functions
303 =====================================
305 The following runtime PM helper functions are defined in
306 drivers/base/power/runtime.c and include/linux/pm_runtime.h:
308   `void pm_runtime_init(struct device *dev);`
309     - initialize the device runtime PM fields in 'struct dev_pm_info'
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
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
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
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
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
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
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
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
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
368   `void pm_runtime_get_noresume(struct device *dev);`
369     - increment the device's usage counter
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
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
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
385   `void pm_runtime_put_noidle(struct device *dev);`
386     - decrement the device's usage counter
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
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
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
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
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
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
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
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
430   `void pm_suspend_ignore_children(struct device *dev, bool enable);`
431     - set/unset the power.ignore_children flag of the device
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
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)
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
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
456   `bool pm_runtime_status_suspended(struct device *dev);`
457     - return true if the device's runtime PM status is 'suspended'
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)
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)
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)
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
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
482   `void pm_runtime_mark_last_busy(struct device *dev);`
483     - set the power.last_busy field to the current time
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
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
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
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
512 It is safe to execute the following helper functions from interrupt context:
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()
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:
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()
543 5. Runtime PM Initialization, Device Probing and Removal
544 ========================================================
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.
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.
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().
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().
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.
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().
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.
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.
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.
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.
619 6. Runtime PM and System Sleep
620 ==============================
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?
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.
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:
640   * The device might need to switch power levels, wake-up settings, etc.
642   * Remote wake-up events might have been lost by the firmware.
644   * The device's children may need the device to be at full power in order
645     to resume themselves.
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.
650   * The device might need to be reset.
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.
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:
660          - pm_runtime_disable(dev);
661          - pm_runtime_set_active(dev);
662          - pm_runtime_enable(dev);
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.
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.
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).
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:
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.
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.
712 7. Generic subsystem callbacks
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:
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
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
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
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
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'
740   `int pm_generic_resume_noirq(struct device *dev);`
741     - invoke the ->resume_noirq() callback provided by the driver of this device
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
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
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
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
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
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
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'
777   `int pm_generic_restore_noirq(struct device *dev);`
778     - invoke the ->restore_noirq() callback provided by the device's driver
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.
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).
793 8. "No-Callback" Devices
794 ========================
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().
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.
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.
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.
820 9. Autosuspend, or automatically-delayed suspends
821 =================================================
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.
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.
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.
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::
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.
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).
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).
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::
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         }
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         }
899         int foo_runtime_suspend(struct device *dev)
900         {
901                 struct foo_priv foo = container_of(dev, ...);
902                 int ret = 0;
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         }
915         int foo_runtime_resume(struct device *dev)
916         {
917                 struct foo_priv foo = container_of(dev, ...);
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         }
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.
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.