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