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