Merge branch 'for-3.17' of git://linux-nfs.org/~bfields/linux
[sfrench/cifs-2.6.git] / Documentation / usb / power-management.txt
1                         Power Management for USB
2
3                  Alan Stern <stern@rowland.harvard.edu>
4
5                        Last-updated: February 2014
6
7
8         Contents:
9         ---------
10         * What is Power Management?
11         * What is Remote Wakeup?
12         * When is a USB device idle?
13         * Forms of dynamic PM
14         * The user interface for dynamic PM
15         * Changing the default idle-delay time
16         * Warnings
17         * The driver interface for Power Management
18         * The driver interface for autosuspend and autoresume
19         * Other parts of the driver interface
20         * Mutual exclusion
21         * Interaction between dynamic PM and system PM
22         * xHCI hardware link PM
23         * USB Port Power Control
24         * User Interface for Port Power Control
25         * Suggested Userspace Port Power Policy
26
27
28         What is Power Management?
29         -------------------------
30
31 Power Management (PM) is the practice of saving energy by suspending
32 parts of a computer system when they aren't being used.  While a
33 component is "suspended" it is in a nonfunctional low-power state; it
34 might even be turned off completely.  A suspended component can be
35 "resumed" (returned to a functional full-power state) when the kernel
36 needs to use it.  (There also are forms of PM in which components are
37 placed in a less functional but still usable state instead of being
38 suspended; an example would be reducing the CPU's clock rate.  This
39 document will not discuss those other forms.)
40
41 When the parts being suspended include the CPU and most of the rest of
42 the system, we speak of it as a "system suspend".  When a particular
43 device is turned off while the system as a whole remains running, we
44 call it a "dynamic suspend" (also known as a "runtime suspend" or
45 "selective suspend").  This document concentrates mostly on how
46 dynamic PM is implemented in the USB subsystem, although system PM is
47 covered to some extent (see Documentation/power/*.txt for more
48 information about system PM).
49
50 Note: Dynamic PM support for USB is present only if the kernel was
51 built with CONFIG_USB_SUSPEND enabled (which depends on
52 CONFIG_PM_RUNTIME).  System PM support is present only if the kernel
53 was built with CONFIG_SUSPEND or CONFIG_HIBERNATION enabled.
54
55 (Starting with the 3.10 kernel release, dynamic PM support for USB is
56 present whenever the kernel was built with CONFIG_PM_RUNTIME enabled.
57 The CONFIG_USB_SUSPEND option has been eliminated.)
58
59
60         What is Remote Wakeup?
61         ----------------------
62
63 When a device has been suspended, it generally doesn't resume until
64 the computer tells it to.  Likewise, if the entire computer has been
65 suspended, it generally doesn't resume until the user tells it to, say
66 by pressing a power button or opening the cover.
67
68 However some devices have the capability of resuming by themselves, or
69 asking the kernel to resume them, or even telling the entire computer
70 to resume.  This capability goes by several names such as "Wake On
71 LAN"; we will refer to it generically as "remote wakeup".  When a
72 device is enabled for remote wakeup and it is suspended, it may resume
73 itself (or send a request to be resumed) in response to some external
74 event.  Examples include a suspended keyboard resuming when a key is
75 pressed, or a suspended USB hub resuming when a device is plugged in.
76
77
78         When is a USB device idle?
79         --------------------------
80
81 A device is idle whenever the kernel thinks it's not busy doing
82 anything important and thus is a candidate for being suspended.  The
83 exact definition depends on the device's driver; drivers are allowed
84 to declare that a device isn't idle even when there's no actual
85 communication taking place.  (For example, a hub isn't considered idle
86 unless all the devices plugged into that hub are already suspended.)
87 In addition, a device isn't considered idle so long as a program keeps
88 its usbfs file open, whether or not any I/O is going on.
89
90 If a USB device has no driver, its usbfs file isn't open, and it isn't
91 being accessed through sysfs, then it definitely is idle.
92
93
94         Forms of dynamic PM
95         -------------------
96
97 Dynamic suspends occur when the kernel decides to suspend an idle
98 device.  This is called "autosuspend" for short.  In general, a device
99 won't be autosuspended unless it has been idle for some minimum period
100 of time, the so-called idle-delay time.
101
102 Of course, nothing the kernel does on its own initiative should
103 prevent the computer or its devices from working properly.  If a
104 device has been autosuspended and a program tries to use it, the
105 kernel will automatically resume the device (autoresume).  For the
106 same reason, an autosuspended device will usually have remote wakeup
107 enabled, if the device supports remote wakeup.
108
109 It is worth mentioning that many USB drivers don't support
110 autosuspend.  In fact, at the time of this writing (Linux 2.6.23) the
111 only drivers which do support it are the hub driver, kaweth, asix,
112 usblp, usblcd, and usb-skeleton (which doesn't count).  If a
113 non-supporting driver is bound to a device, the device won't be
114 autosuspended.  In effect, the kernel pretends the device is never
115 idle.
116
117 We can categorize power management events in two broad classes:
118 external and internal.  External events are those triggered by some
119 agent outside the USB stack: system suspend/resume (triggered by
120 userspace), manual dynamic resume (also triggered by userspace), and
121 remote wakeup (triggered by the device).  Internal events are those
122 triggered within the USB stack: autosuspend and autoresume.  Note that
123 all dynamic suspend events are internal; external agents are not
124 allowed to issue dynamic suspends.
125
126
127         The user interface for dynamic PM
128         ---------------------------------
129
130 The user interface for controlling dynamic PM is located in the power/
131 subdirectory of each USB device's sysfs directory, that is, in
132 /sys/bus/usb/devices/.../power/ where "..." is the device's ID.  The
133 relevant attribute files are: wakeup, control, and
134 autosuspend_delay_ms.  (There may also be a file named "level"; this
135 file was deprecated as of the 2.6.35 kernel and replaced by the
136 "control" file.  In 2.6.38 the "autosuspend" file will be deprecated
137 and replaced by the "autosuspend_delay_ms" file.  The only difference
138 is that the newer file expresses the delay in milliseconds whereas the
139 older file uses seconds.  Confusingly, both files are present in 2.6.37
140 but only "autosuspend" works.)
141
142         power/wakeup
143
144                 This file is empty if the device does not support
145                 remote wakeup.  Otherwise the file contains either the
146                 word "enabled" or the word "disabled", and you can
147                 write those words to the file.  The setting determines
148                 whether or not remote wakeup will be enabled when the
149                 device is next suspended.  (If the setting is changed
150                 while the device is suspended, the change won't take
151                 effect until the following suspend.)
152
153         power/control
154
155                 This file contains one of two words: "on" or "auto".
156                 You can write those words to the file to change the
157                 device's setting.
158
159                 "on" means that the device should be resumed and
160                 autosuspend is not allowed.  (Of course, system
161                 suspends are still allowed.)
162
163                 "auto" is the normal state in which the kernel is
164                 allowed to autosuspend and autoresume the device.
165
166                 (In kernels up to 2.6.32, you could also specify
167                 "suspend", meaning that the device should remain
168                 suspended and autoresume was not allowed.  This
169                 setting is no longer supported.)
170
171         power/autosuspend_delay_ms
172
173                 This file contains an integer value, which is the
174                 number of milliseconds the device should remain idle
175                 before the kernel will autosuspend it (the idle-delay
176                 time).  The default is 2000.  0 means to autosuspend
177                 as soon as the device becomes idle, and negative
178                 values mean never to autosuspend.  You can write a
179                 number to the file to change the autosuspend
180                 idle-delay time.
181
182 Writing "-1" to power/autosuspend_delay_ms and writing "on" to
183 power/control do essentially the same thing -- they both prevent the
184 device from being autosuspended.  Yes, this is a redundancy in the
185 API.
186
187 (In 2.6.21 writing "0" to power/autosuspend would prevent the device
188 from being autosuspended; the behavior was changed in 2.6.22.  The
189 power/autosuspend attribute did not exist prior to 2.6.21, and the
190 power/level attribute did not exist prior to 2.6.22.  power/control
191 was added in 2.6.34, and power/autosuspend_delay_ms was added in
192 2.6.37 but did not become functional until 2.6.38.)
193
194
195         Changing the default idle-delay time
196         ------------------------------------
197
198 The default autosuspend idle-delay time (in seconds) is controlled by
199 a module parameter in usbcore.  You can specify the value when usbcore
200 is loaded.  For example, to set it to 5 seconds instead of 2 you would
201 do:
202
203         modprobe usbcore autosuspend=5
204
205 Equivalently, you could add to a configuration file in /etc/modprobe.d
206 a line saying:
207
208         options usbcore autosuspend=5
209
210 Some distributions load the usbcore module very early during the boot
211 process, by means of a program or script running from an initramfs
212 image.  To alter the parameter value you would have to rebuild that
213 image.
214
215 If usbcore is compiled into the kernel rather than built as a loadable
216 module, you can add
217
218         usbcore.autosuspend=5
219
220 to the kernel's boot command line.
221
222 Finally, the parameter value can be changed while the system is
223 running.  If you do:
224
225         echo 5 >/sys/module/usbcore/parameters/autosuspend
226
227 then each new USB device will have its autosuspend idle-delay
228 initialized to 5.  (The idle-delay values for already existing devices
229 will not be affected.)
230
231 Setting the initial default idle-delay to -1 will prevent any
232 autosuspend of any USB device.  This has the benefit of allowing you
233 then to enable autosuspend for selected devices.
234
235
236         Warnings
237         --------
238
239 The USB specification states that all USB devices must support power
240 management.  Nevertheless, the sad fact is that many devices do not
241 support it very well.  You can suspend them all right, but when you
242 try to resume them they disconnect themselves from the USB bus or
243 they stop working entirely.  This seems to be especially prevalent
244 among printers and scanners, but plenty of other types of device have
245 the same deficiency.
246
247 For this reason, by default the kernel disables autosuspend (the
248 power/control attribute is initialized to "on") for all devices other
249 than hubs.  Hubs, at least, appear to be reasonably well-behaved in
250 this regard.
251
252 (In 2.6.21 and 2.6.22 this wasn't the case.  Autosuspend was enabled
253 by default for almost all USB devices.  A number of people experienced
254 problems as a result.)
255
256 This means that non-hub devices won't be autosuspended unless the user
257 or a program explicitly enables it.  As of this writing there aren't
258 any widespread programs which will do this; we hope that in the near
259 future device managers such as HAL will take on this added
260 responsibility.  In the meantime you can always carry out the
261 necessary operations by hand or add them to a udev script.  You can
262 also change the idle-delay time; 2 seconds is not the best choice for
263 every device.
264
265 If a driver knows that its device has proper suspend/resume support,
266 it can enable autosuspend all by itself.  For example, the video
267 driver for a laptop's webcam might do this (in recent kernels they
268 do), since these devices are rarely used and so should normally be
269 autosuspended.
270
271 Sometimes it turns out that even when a device does work okay with
272 autosuspend there are still problems.  For example, the usbhid driver,
273 which manages keyboards and mice, has autosuspend support.  Tests with
274 a number of keyboards show that typing on a suspended keyboard, while
275 causing the keyboard to do a remote wakeup all right, will nonetheless
276 frequently result in lost keystrokes.  Tests with mice show that some
277 of them will issue a remote-wakeup request in response to button
278 presses but not to motion, and some in response to neither.
279
280 The kernel will not prevent you from enabling autosuspend on devices
281 that can't handle it.  It is even possible in theory to damage a
282 device by suspending it at the wrong time.  (Highly unlikely, but
283 possible.)  Take care.
284
285
286         The driver interface for Power Management
287         -----------------------------------------
288
289 The requirements for a USB driver to support external power management
290 are pretty modest; the driver need only define
291
292         .suspend
293         .resume
294         .reset_resume
295
296 methods in its usb_driver structure, and the reset_resume method is
297 optional.  The methods' jobs are quite simple:
298
299         The suspend method is called to warn the driver that the
300         device is going to be suspended.  If the driver returns a
301         negative error code, the suspend will be aborted.  Normally
302         the driver will return 0, in which case it must cancel all
303         outstanding URBs (usb_kill_urb()) and not submit any more.
304
305         The resume method is called to tell the driver that the
306         device has been resumed and the driver can return to normal
307         operation.  URBs may once more be submitted.
308
309         The reset_resume method is called to tell the driver that
310         the device has been resumed and it also has been reset.
311         The driver should redo any necessary device initialization,
312         since the device has probably lost most or all of its state
313         (although the interfaces will be in the same altsettings as
314         before the suspend).
315
316 If the device is disconnected or powered down while it is suspended,
317 the disconnect method will be called instead of the resume or
318 reset_resume method.  This is also quite likely to happen when
319 waking up from hibernation, as many systems do not maintain suspend
320 current to the USB host controllers during hibernation.  (It's
321 possible to work around the hibernation-forces-disconnect problem by
322 using the USB Persist facility.)
323
324 The reset_resume method is used by the USB Persist facility (see
325 Documentation/usb/persist.txt) and it can also be used under certain
326 circumstances when CONFIG_USB_PERSIST is not enabled.  Currently, if a
327 device is reset during a resume and the driver does not have a
328 reset_resume method, the driver won't receive any notification about
329 the resume.  Later kernels will call the driver's disconnect method;
330 2.6.23 doesn't do this.
331
332 USB drivers are bound to interfaces, so their suspend and resume
333 methods get called when the interfaces are suspended or resumed.  In
334 principle one might want to suspend some interfaces on a device (i.e.,
335 force the drivers for those interface to stop all activity) without
336 suspending the other interfaces.  The USB core doesn't allow this; all
337 interfaces are suspended when the device itself is suspended and all
338 interfaces are resumed when the device is resumed.  It isn't possible
339 to suspend or resume some but not all of a device's interfaces.  The
340 closest you can come is to unbind the interfaces' drivers.
341
342
343         The driver interface for autosuspend and autoresume
344         ---------------------------------------------------
345
346 To support autosuspend and autoresume, a driver should implement all
347 three of the methods listed above.  In addition, a driver indicates
348 that it supports autosuspend by setting the .supports_autosuspend flag
349 in its usb_driver structure.  It is then responsible for informing the
350 USB core whenever one of its interfaces becomes busy or idle.  The
351 driver does so by calling these six functions:
352
353         int  usb_autopm_get_interface(struct usb_interface *intf);
354         void usb_autopm_put_interface(struct usb_interface *intf);
355         int  usb_autopm_get_interface_async(struct usb_interface *intf);
356         void usb_autopm_put_interface_async(struct usb_interface *intf);
357         void usb_autopm_get_interface_no_resume(struct usb_interface *intf);
358         void usb_autopm_put_interface_no_suspend(struct usb_interface *intf);
359
360 The functions work by maintaining a usage counter in the
361 usb_interface's embedded device structure.  When the counter is > 0
362 then the interface is deemed to be busy, and the kernel will not
363 autosuspend the interface's device.  When the usage counter is = 0
364 then the interface is considered to be idle, and the kernel may
365 autosuspend the device.
366
367 Drivers need not be concerned about balancing changes to the usage
368 counter; the USB core will undo any remaining "get"s when a driver
369 is unbound from its interface.  As a corollary, drivers must not call
370 any of the usb_autopm_* functions after their disconnect() routine has
371 returned.
372
373 Drivers using the async routines are responsible for their own
374 synchronization and mutual exclusion.
375
376         usb_autopm_get_interface() increments the usage counter and
377         does an autoresume if the device is suspended.  If the
378         autoresume fails, the counter is decremented back.
379
380         usb_autopm_put_interface() decrements the usage counter and
381         attempts an autosuspend if the new value is = 0.
382
383         usb_autopm_get_interface_async() and
384         usb_autopm_put_interface_async() do almost the same things as
385         their non-async counterparts.  The big difference is that they
386         use a workqueue to do the resume or suspend part of their
387         jobs.  As a result they can be called in an atomic context,
388         such as an URB's completion handler, but when they return the
389         device will generally not yet be in the desired state.
390
391         usb_autopm_get_interface_no_resume() and
392         usb_autopm_put_interface_no_suspend() merely increment or
393         decrement the usage counter; they do not attempt to carry out
394         an autoresume or an autosuspend.  Hence they can be called in
395         an atomic context.
396
397 The simplest usage pattern is that a driver calls
398 usb_autopm_get_interface() in its open routine and
399 usb_autopm_put_interface() in its close or release routine.  But other
400 patterns are possible.
401
402 The autosuspend attempts mentioned above will often fail for one
403 reason or another.  For example, the power/control attribute might be
404 set to "on", or another interface in the same device might not be
405 idle.  This is perfectly normal.  If the reason for failure was that
406 the device hasn't been idle for long enough, a timer is scheduled to
407 carry out the operation automatically when the autosuspend idle-delay
408 has expired.
409
410 Autoresume attempts also can fail, although failure would mean that
411 the device is no longer present or operating properly.  Unlike
412 autosuspend, there's no idle-delay for an autoresume.
413
414
415         Other parts of the driver interface
416         -----------------------------------
417
418 Drivers can enable autosuspend for their devices by calling
419
420         usb_enable_autosuspend(struct usb_device *udev);
421
422 in their probe() routine, if they know that the device is capable of
423 suspending and resuming correctly.  This is exactly equivalent to
424 writing "auto" to the device's power/control attribute.  Likewise,
425 drivers can disable autosuspend by calling
426
427         usb_disable_autosuspend(struct usb_device *udev);
428
429 This is exactly the same as writing "on" to the power/control attribute.
430
431 Sometimes a driver needs to make sure that remote wakeup is enabled
432 during autosuspend.  For example, there's not much point
433 autosuspending a keyboard if the user can't cause the keyboard to do a
434 remote wakeup by typing on it.  If the driver sets
435 intf->needs_remote_wakeup to 1, the kernel won't autosuspend the
436 device if remote wakeup isn't available.  (If the device is already
437 autosuspended, though, setting this flag won't cause the kernel to
438 autoresume it.  Normally a driver would set this flag in its probe
439 method, at which time the device is guaranteed not to be
440 autosuspended.)
441
442 If a driver does its I/O asynchronously in interrupt context, it
443 should call usb_autopm_get_interface_async() before starting output and
444 usb_autopm_put_interface_async() when the output queue drains.  When
445 it receives an input event, it should call
446
447         usb_mark_last_busy(struct usb_device *udev);
448
449 in the event handler.  This tells the PM core that the device was just
450 busy and therefore the next autosuspend idle-delay expiration should
451 be pushed back.  Many of the usb_autopm_* routines also make this call,
452 so drivers need to worry only when interrupt-driven input arrives.
453
454 Asynchronous operation is always subject to races.  For example, a
455 driver may call the usb_autopm_get_interface_async() routine at a time
456 when the core has just finished deciding the device has been idle for
457 long enough but not yet gotten around to calling the driver's suspend
458 method.  The suspend method must be responsible for synchronizing with
459 the I/O request routine and the URB completion handler; it should
460 cause autosuspends to fail with -EBUSY if the driver needs to use the
461 device.
462
463 External suspend calls should never be allowed to fail in this way,
464 only autosuspend calls.  The driver can tell them apart by applying
465 the PMSG_IS_AUTO() macro to the message argument to the suspend
466 method; it will return True for internal PM events (autosuspend) and
467 False for external PM events.
468
469
470         Mutual exclusion
471         ----------------
472
473 For external events -- but not necessarily for autosuspend or
474 autoresume -- the device semaphore (udev->dev.sem) will be held when a
475 suspend or resume method is called.  This implies that external
476 suspend/resume events are mutually exclusive with calls to probe,
477 disconnect, pre_reset, and post_reset; the USB core guarantees that
478 this is true of autosuspend/autoresume events as well.
479
480 If a driver wants to block all suspend/resume calls during some
481 critical section, the best way is to lock the device and call
482 usb_autopm_get_interface() (and do the reverse at the end of the
483 critical section).  Holding the device semaphore will block all
484 external PM calls, and the usb_autopm_get_interface() will prevent any
485 internal PM calls, even if it fails.  (Exercise: Why?)
486
487
488         Interaction between dynamic PM and system PM
489         --------------------------------------------
490
491 Dynamic power management and system power management can interact in
492 a couple of ways.
493
494 Firstly, a device may already be autosuspended when a system suspend
495 occurs.  Since system suspends are supposed to be as transparent as
496 possible, the device should remain suspended following the system
497 resume.  But this theory may not work out well in practice; over time
498 the kernel's behavior in this regard has changed.  As of 2.6.37 the
499 policy is to resume all devices during a system resume and let them
500 handle their own runtime suspends afterward.
501
502 Secondly, a dynamic power-management event may occur as a system
503 suspend is underway.  The window for this is short, since system
504 suspends don't take long (a few seconds usually), but it can happen.
505 For example, a suspended device may send a remote-wakeup signal while
506 the system is suspending.  The remote wakeup may succeed, which would
507 cause the system suspend to abort.  If the remote wakeup doesn't
508 succeed, it may still remain active and thus cause the system to
509 resume as soon as the system suspend is complete.  Or the remote
510 wakeup may fail and get lost.  Which outcome occurs depends on timing
511 and on the hardware and firmware design.
512
513
514         xHCI hardware link PM
515         ---------------------
516
517 xHCI host controller provides hardware link power management to usb2.0
518 (xHCI 1.0 feature) and usb3.0 devices which support link PM. By
519 enabling hardware LPM, the host can automatically put the device into
520 lower power state(L1 for usb2.0 devices, or U1/U2 for usb3.0 devices),
521 which state device can enter and resume very quickly.
522
523 The user interface for controlling USB2 hardware LPM is located in the
524 power/ subdirectory of each USB device's sysfs directory, that is, in
525 /sys/bus/usb/devices/.../power/ where "..." is the device's ID. The
526 relevant attribute files is usb2_hardware_lpm.
527
528         power/usb2_hardware_lpm
529
530                 When a USB2 device which support LPM is plugged to a
531                 xHCI host root hub which support software LPM, the
532                 host will run a software LPM test for it; if the device
533                 enters L1 state and resume successfully and the host
534                 supports USB2 hardware LPM, this file will show up and
535                 driver will enable hardware LPM for the device. You
536                 can write y/Y/1 or n/N/0 to the file to enable/disable
537                 USB2 hardware LPM manually. This is for test purpose mainly.
538
539
540         USB Port Power Control
541         ----------------------
542
543 In addition to suspending endpoint devices and enabling hardware
544 controlled link power management, the USB subsystem also has the
545 capability to disable power to ports under some conditions.  Power is
546 controlled through Set/ClearPortFeature(PORT_POWER) requests to a hub.
547 In the case of a root or platform-internal hub the host controller
548 driver translates PORT_POWER requests into platform firmware (ACPI)
549 method calls to set the port power state. For more background see the
550 Linux Plumbers Conference 2012 slides [1] and video [2]:
551
552 Upon receiving a ClearPortFeature(PORT_POWER) request a USB port is
553 logically off, and may trigger the actual loss of VBUS to the port [3].
554 VBUS may be maintained in the case where a hub gangs multiple ports into
555 a shared power well causing power to remain until all ports in the gang
556 are turned off.  VBUS may also be maintained by hub ports configured for
557 a charging application.  In any event a logically off port will lose
558 connection with its device, not respond to hotplug events, and not
559 respond to remote wakeup events*.
560
561 WARNING: turning off a port may result in the inability to hot add a device.
562 Please see "User Interface for Port Power Control" for details.
563
564 As far as the effect on the device itself it is similar to what a device
565 goes through during system suspend, i.e. the power session is lost.  Any
566 USB device or driver that misbehaves with system suspend will be
567 similarly affected by a port power cycle event.  For this reason the
568 implementation shares the same device recovery path (and honors the same
569 quirks) as the system resume path for the hub.
570
571 [1]: http://dl.dropbox.com/u/96820575/sarah-sharp-lpt-port-power-off2-mini.pdf
572 [2]: http://linuxplumbers.ubicast.tv/videos/usb-port-power-off-kerneluserspace-api/
573 [3]: USB 3.1 Section 10.12
574 * wakeup note: if a device is configured to send wakeup events the port
575   power control implementation will block poweroff attempts on that
576   port.
577
578
579         User Interface for Port Power Control
580         -------------------------------------
581
582 The port power control mechanism uses the PM runtime system.  Poweroff is
583 requested by clearing the power/pm_qos_no_power_off flag of the port device
584 (defaults to 1).  If the port is disconnected it will immediately receive a
585 ClearPortFeature(PORT_POWER) request.  Otherwise, it will honor the pm runtime
586 rules and require the attached child device and all descendants to be suspended.
587 This mechanism is dependent on the hub advertising port power switching in its
588 hub descriptor (wHubCharacteristics logical power switching mode field).
589
590 Note, some interface devices/drivers do not support autosuspend.  Userspace may
591 need to unbind the interface drivers before the usb_device will suspend.  An
592 unbound interface device is suspended by default.  When unbinding, be careful
593 to unbind interface drivers, not the driver of the parent usb device.  Also,
594 leave hub interface drivers bound.  If the driver for the usb device (not
595 interface) is unbound the kernel is no longer able to resume the device.  If a
596 hub interface driver is unbound, control of its child ports is lost and all
597 attached child-devices will disconnect.  A good rule of thumb is that if the
598 'driver/module' link for a device points to /sys/module/usbcore then unbinding
599 it will interfere with port power control.
600
601 Example of the relevant files for port power control.  Note, in this example
602 these files are relative to a usb hub device (prefix).
603
604      prefix=/sys/devices/pci0000:00/0000:00:14.0/usb3/3-1
605
606                       attached child device +
607                   hub port device +         |
608      hub interface device +       |         |
609                           v       v         v
610                   $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/device
611
612      $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/power/pm_qos_no_power_off
613      $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/device/power/control
614      $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/device/3-1.1:<intf0>/driver/unbind
615      $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/device/3-1.1:<intf1>/driver/unbind
616      ...
617      $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/device/3-1.1:<intfN>/driver/unbind
618
619 In addition to these files some ports may have a 'peer' link to a port on
620 another hub.  The expectation is that all superspeed ports have a
621 hi-speed peer.
622
623 $prefix/3-1:1.0/3-1-port1/peer -> ../../../../usb2/2-1/2-1:1.0/2-1-port1
624 ../../../../usb2/2-1/2-1:1.0/2-1-port1/peer -> ../../../../usb3/3-1/3-1:1.0/3-1-port1
625
626 Distinct from 'companion ports', or 'ehci/xhci shared switchover ports'
627 peer ports are simply the hi-speed and superspeed interface pins that
628 are combined into a single usb3 connector.  Peer ports share the same
629 ancestor XHCI device.
630
631 While a superspeed port is powered off a device may downgrade its
632 connection and attempt to connect to the hi-speed pins.  The
633 implementation takes steps to prevent this:
634
635 1/ Port suspend is sequenced to guarantee that hi-speed ports are powered-off
636    before their superspeed peer is permitted to power-off.  The implication is
637    that the setting pm_qos_no_power_off to zero on a superspeed port may not cause
638    the port to power-off until its highspeed peer has gone to its runtime suspend
639    state.  Userspace must take care to order the suspensions if it wants to
640    guarantee that a superspeed port will power-off.
641
642 2/ Port resume is sequenced to force a superspeed port to power-on prior to its
643    highspeed peer.
644
645 3/ Port resume always triggers an attached child device to resume.  After a
646    power session is lost the device may have been removed, or need reset.
647    Resuming the child device when the parent port regains power resolves those
648    states and clamps the maximum port power cycle frequency at the rate the child
649    device can suspend (autosuspend-delay) and resume (reset-resume latency).
650
651 Sysfs files relevant for port power control:
652         <hubdev-portX>/power/pm_qos_no_power_off:
653                 This writable flag controls the state of an idle port.
654                 Once all children and descendants have suspended the
655                 port may suspend/poweroff provided that
656                 pm_qos_no_power_off is '0'.  If pm_qos_no_power_off is
657                 '1' the port will remain active/powered regardless of
658                 the stats of descendants.  Defaults to 1.
659
660         <hubdev-portX>/power/runtime_status:
661                 This file reflects whether the port is 'active' (power is on)
662                 or 'suspended' (logically off).  There is no indication to
663                 userspace whether VBUS is still supplied.
664
665         <hubdev-portX>/connect_type:
666                 An advisory read-only flag to userspace indicating the
667                 location and connection type of the port.  It returns
668                 one of four values 'hotplug', 'hardwired', 'not used',
669                 and 'unknown'.  All values, besides unknown, are set by
670                 platform firmware.
671
672                 "hotplug" indicates an externally connectable/visible
673                 port on the platform.  Typically userspace would choose
674                 to keep such a port powered to handle new device
675                 connection events.
676
677                 "hardwired" refers to a port that is not visible but
678                 connectable. Examples are internal ports for USB
679                 bluetooth that can be disconnected via an external
680                 switch or a port with a hardwired USB camera.  It is
681                 expected to be safe to allow these ports to suspend
682                 provided pm_qos_no_power_off is coordinated with any
683                 switch that gates connections.  Userspace must arrange
684                 for the device to be connected prior to the port
685                 powering off, or to activate the port prior to enabling
686                 connection via a switch.
687
688                 "not used" refers to an internal port that is expected
689                 to never have a device connected to it.  These may be
690                 empty internal ports, or ports that are not physically
691                 exposed on a platform.  Considered safe to be
692                 powered-off at all times.
693
694                 "unknown" means platform firmware does not provide
695                 information for this port.  Most commonly refers to
696                 external hub ports which should be considered 'hotplug'
697                 for policy decisions.
698
699                 NOTE1: since we are relying on the BIOS to get this ACPI
700                 information correct, the USB port descriptions may be
701                 missing or wrong.
702
703                 NOTE2: Take care in clearing pm_qos_no_power_off.  Once
704                 power is off this port will
705                 not respond to new connect events.
706
707         Once a child device is attached additional constraints are
708         applied before the port is allowed to poweroff.
709
710         <child>/power/control:
711                 Must be 'auto', and the port will not
712                 power down until <child>/power/runtime_status
713                 reflects the 'suspended' state.  Default
714                 value is controlled by child device driver.
715
716         <child>/power/persist:
717                 This defaults to '1' for most devices and indicates if
718                 kernel can persist the device's configuration across a
719                 power session loss (suspend / port-power event).  When
720                 this value is '0' (quirky devices), port poweroff is
721                 disabled.
722
723         <child>/driver/unbind:
724                 Wakeup capable devices will block port poweroff.  At
725                 this time the only mechanism to clear the usb-internal
726                 wakeup-capability for an interface device is to unbind
727                 its driver.
728
729 Summary of poweroff pre-requisite settings relative to a port device:
730
731         echo 0 > power/pm_qos_no_power_off
732         echo 0 > peer/power/pm_qos_no_power_off # if it exists
733         echo auto > power/control # this is the default value
734         echo auto > <child>/power/control
735         echo 1 > <child>/power/persist # this is the default value
736
737         Suggested Userspace Port Power Policy
738         -------------------------------------
739
740 As noted above userspace needs to be careful and deliberate about what
741 ports are enabled for poweroff.
742
743 The default configuration is that all ports start with
744 power/pm_qos_no_power_off set to '1' causing ports to always remain
745 active.
746
747 Given confidence in the platform firmware's description of the ports
748 (ACPI _PLD record for a port populates 'connect_type') userspace can
749 clear pm_qos_no_power_off for all 'not used' ports.  The same can be
750 done for 'hardwired' ports provided poweroff is coordinated with any
751 connection switch for the port.
752
753 A more aggressive userspace policy is to enable USB port power off for
754 all ports (set <hubdev-portX>/power/pm_qos_no_power_off to '0') when
755 some external factor indicates the user has stopped interacting with the
756 system.  For example, a distro may want to enable power off all USB
757 ports when the screen blanks, and re-power them when the screen becomes
758 active.  Smart phones and tablets may want to power off USB ports when
759 the user pushes the power button.