// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * drivers/base/power/domain_governor.c - Governors for device PM domains.
 *
 * Copyright (C) 2011 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>, Renesas Electronics Corp.
 */
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/pm_domain.h>
#include <linux/pm_qos.h>
#include <linux/hrtimer.h>
#include <linux/cpu.h>
#include <linux/cpuidle.h>
#include <linux/cpumask.h>
#include <linux/ktime.h>

static int dev_update_qos_constraint(struct device *dev, void *data)
{
 s64 *constraint_ns_p = data;
 s64 constraint_ns;

 if (dev->power.subsys_data && dev->power.subsys_data->domain_data) {
  struct gpd_timing_data *td = dev_gpd_data(dev)->td;

  /*
   * Only take suspend-time QoS constraints of devices into
   * account, because constraints updated after the device has
   * been suspended are not guaranteed to be taken into account
   * anyway.  In order for them to take effect, the device has to
   * be resumed and suspended again.
 */
  constraint_ns = td ? td->effective_constraint_ns :
    PM_QOS_RESUME_LATENCY_NO_CONSTRAINT_NS;
 } else {
  /*
   * The child is not in a domain and there's no info on its
   * suspend/resume latencies, so assume them to be negligible and
   * take its current PM QoS constraint (that's the only thing
   * known at this point anyway).
 */
  constraint_ns = dev_pm_qos_read_value(dev, DEV_PM_QOS_RESUME_LATENCY);
  constraint_ns *= NSEC_PER_USEC;
 }

 if (constraint_ns < *constraint_ns_p)
  *constraint_ns_p = constraint_ns;

 return 0;
}

/**
 * default_suspend_ok - Default PM domain governor routine to suspend devices.
 * @dev: Device to check.
 *
 * Returns: true if OK to suspend, false if not OK to suspend
 */
static bool default_suspend_ok(struct device *dev)
{
 struct gpd_timing_data *td = dev_gpd_data(dev)->td;
 unsigned long flags;
 s64 constraint_ns;

 dev_dbg(dev, "%s()\n", __func__);

 spin_lock_irqsave(&dev->power.lock, flags);

 if (!td->constraint_changed) {
  bool ret = td->cached_suspend_ok;

  spin_unlock_irqrestore(&dev->power.lock, flags);
  return ret;
 }
 td->constraint_changed = false;
 td->cached_suspend_ok = false;
 td->effective_constraint_ns = 0;
 constraint_ns = __dev_pm_qos_resume_latency(dev);

 spin_unlock_irqrestore(&dev->power.lock, flags);

 if (constraint_ns == 0)
  return false;

 constraint_ns *= NSEC_PER_USEC;
 /*
  * We can walk the children without any additional locking, because
  * they all have been suspended at this point and their
  * effective_constraint_ns fields won't be modified in parallel with us.
 */
 if (!dev->power.ignore_children)
  device_for_each_child(dev, &constraint_ns,
          dev_update_qos_constraint);

 if (constraint_ns == PM_QOS_RESUME_LATENCY_NO_CONSTRAINT_NS) {
  /* "No restriction", so the device is allowed to suspend. */
  td->effective_constraint_ns = PM_QOS_RESUME_LATENCY_NO_CONSTRAINT_NS;
  td->cached_suspend_ok = true;
 } else if (constraint_ns == 0) {
  /*
   * This triggers if one of the children that don't belong to a
   * domain has a zero PM QoS constraint and it's better not to
   * suspend then.  effective_constraint_ns is zero already and
   * cached_suspend_ok is false, so bail out.
 */
  return false;
 } else {
  constraint_ns -= td->suspend_latency_ns +
    td->resume_latency_ns;
  /*
   * effective_constraint_ns is zero already and cached_suspend_ok
   * is false, so if the computed value is not positive, return
   * right away.
 */
  if (constraint_ns <= 0)
   return false;

  td->effective_constraint_ns = constraint_ns;
  td->cached_suspend_ok = true;
 }

 /*
  * The children have been suspended already, so we don't need to take
  * their suspend latencies into account here.
 */
 return td->cached_suspend_ok;
}

static void update_domain_next_wakeup(struct generic_pm_domain *genpd, ktime_t now)
{
 ktime_t domain_wakeup = KTIME_MAX;
 ktime_t next_wakeup;
 struct pm_domain_data *pdd;
 struct gpd_link *link;

 if (!(genpd->flags & GENPD_FLAG_MIN_RESIDENCY))
  return;

 /*
  * Devices that have a predictable wakeup pattern, may specify
  * their next wakeup. Let's find the next wakeup from all the
  * devices attached to this domain and from all the sub-domains.
  * It is possible that component's a next wakeup may have become
  * stale when we read that here. We will ignore to ensure the domain
  * is able to enter its optimal idle state.
 */
 list_for_each_entry(pdd, &genpd->dev_list, list_node) {
  next_wakeup = to_gpd_data(pdd)->td->next_wakeup;
  if (next_wakeup != KTIME_MAX && !ktime_before(next_wakeup, now))
   if (ktime_before(next_wakeup, domain_wakeup))
    domain_wakeup = next_wakeup;
 }

 list_for_each_entry(link, &genpd->parent_links, parent_node) {
  struct genpd_governor_data *cgd = link->child->gd;

  next_wakeup = cgd ? cgd->next_wakeup : KTIME_MAX;
  if (next_wakeup != KTIME_MAX && !ktime_before(next_wakeup, now))
   if (ktime_before(next_wakeup, domain_wakeup))
    domain_wakeup = next_wakeup;
 }

 genpd->gd->next_wakeup = domain_wakeup;
}

static bool next_wakeup_allows_state(struct generic_pm_domain *genpd,
         unsigned int state, ktime_t now)
{
 ktime_t domain_wakeup = genpd->gd->next_wakeup;
 s64 idle_time_ns, min_sleep_ns;

 min_sleep_ns = genpd->states[state].power_off_latency_ns +
         genpd->states[state].residency_ns;

 idle_time_ns = ktime_to_ns(ktime_sub(domain_wakeup, now));

 return idle_time_ns >= min_sleep_ns;
}

static bool __default_power_down_ok(struct dev_pm_domain *pd,
         unsigned int state)
{
 struct generic_pm_domain *genpd = pd_to_genpd(pd);
 struct gpd_link *link;
 struct pm_domain_data *pdd;
 s64 min_off_time_ns;
 s64 off_on_time_ns;

 off_on_time_ns = genpd->states[state].power_off_latency_ns +
  genpd->states[state].power_on_latency_ns;

 min_off_time_ns = -1;
 /*
  * Check if subdomains can be off for enough time.
  *
  * All subdomains have been powered off already at this point.
 */
 list_for_each_entry(link, &genpd->parent_links, parent_node) {
  struct genpd_governor_data *cgd = link->child->gd;

  s64 sd_max_off_ns = cgd ? cgd->max_off_time_ns : -1;

  if (sd_max_off_ns < 0)
   continue;

  /*
   * Check if the subdomain is allowed to be off long enough for
   * the current domain to turn off and on (that's how much time
   * it will have to wait worst case).
 */
  if (sd_max_off_ns <= off_on_time_ns)
   return false;

  if (min_off_time_ns > sd_max_off_ns || min_off_time_ns < 0)
   min_off_time_ns = sd_max_off_ns;
 }

 /*
  * Check if the devices in the domain can be off enough time.
 */
 list_for_each_entry(pdd, &genpd->dev_list, list_node) {
  struct gpd_timing_data *td;
  s64 constraint_ns;

  /*
   * Check if the device is allowed to be off long enough for the
   * domain to turn off and on (that's how much time it will
   * have to wait worst case).
 */
  td = to_gpd_data(pdd)->td;
  constraint_ns = td->effective_constraint_ns;
  /*
   * Zero means "no suspend at all" and this runs only when all
   * devices in the domain are suspended, so it must be positive.
 */
  if (constraint_ns == PM_QOS_RESUME_LATENCY_NO_CONSTRAINT_NS)
   continue;

  if (constraint_ns <= off_on_time_ns)
   return false;

  if (min_off_time_ns > constraint_ns || min_off_time_ns < 0)
   min_off_time_ns = constraint_ns;
 }

 /*
  * If the computed minimum device off time is negative, there are no
  * latency constraints, so the domain can spend arbitrary time in the
  * "off" state.
 */
 if (min_off_time_ns < 0)
  return true;

 /*
  * The difference between the computed minimum subdomain or device off
  * time and the time needed to turn the domain on is the maximum
  * theoretical time this domain can spend in the "off" state.
 */
 genpd->gd->max_off_time_ns = min_off_time_ns -
  genpd->states[state].power_on_latency_ns;
 return true;
}

/**
 * _default_power_down_ok - Default generic PM domain power off governor routine.
 * @pd: PM domain to check.
 * @now: current ktime.
 *
 * This routine must be executed under the PM domain's lock.
 *
 * Returns: true if OK to power down, false if not OK to power down
 */
static bool _default_power_down_ok(struct dev_pm_domain *pd, ktime_t now)
{
 struct generic_pm_domain *genpd = pd_to_genpd(pd);
 struct genpd_governor_data *gd = genpd->gd;
 int state_idx = genpd->state_count - 1;
 struct gpd_link *link;

 /*
  * Find the next wakeup from devices that can determine their own wakeup
  * to find when the domain would wakeup and do it for every device down
  * the hierarchy. It is not worth while to sleep if the state's residency
  * cannot be met.
 */
 update_domain_next_wakeup(genpd, now);
 if ((genpd->flags & GENPD_FLAG_MIN_RESIDENCY) && (gd->next_wakeup != KTIME_MAX)) {
  /* Let's find out the deepest domain idle state, the devices prefer */
  while (state_idx >= 0) {
   if (next_wakeup_allows_state(genpd, state_idx, now)) {
    gd->max_off_time_changed = true;
    break;
   }
   state_idx--;
  }

  if (state_idx < 0) {
   state_idx = 0;
   gd->cached_power_down_ok = false;
   goto done;
  }
 }

 if (!gd->max_off_time_changed) {
  genpd->state_idx = gd->cached_power_down_state_idx;
  return gd->cached_power_down_ok;
 }

 /*
  * We have to invalidate the cached results for the parents, so
  * use the observation that default_power_down_ok() is not
  * going to be called for any parent until this instance
  * returns.
 */
 list_for_each_entry(link, &genpd->child_links, child_node) {
  struct genpd_governor_data *pgd = link->parent->gd;

  if (pgd)
   pgd->max_off_time_changed = true;
 }

 gd->max_off_time_ns = -1;
 gd->max_off_time_changed = false;
 gd->cached_power_down_ok = true;

 /*
  * Find a state to power down to, starting from the state
  * determined by the next wakeup.
 */
 while (!__default_power_down_ok(pd, state_idx)) {
  if (state_idx == 0) {
   gd->cached_power_down_ok = false;
   break;
  }
  state_idx--;
 }

done:
 genpd->state_idx = state_idx;
 gd->cached_power_down_state_idx = genpd->state_idx;
 return gd->cached_power_down_ok;
}

static bool default_power_down_ok(struct dev_pm_domain *pd)
{
 return _default_power_down_ok(pd, ktime_get());
}

#ifdef CONFIG_CPU_IDLE
static bool cpu_power_down_ok(struct dev_pm_domain *pd)
{
 struct generic_pm_domain *genpd = pd_to_genpd(pd);
 struct cpuidle_device *dev;
 ktime_t domain_wakeup, next_hrtimer;
 ktime_t now = ktime_get();
 struct device *cpu_dev;
 s64 cpu_constraint, global_constraint;
 s64 idle_duration_ns;
 int cpu, i;

 /* Validate dev PM QoS constraints. */
 if (!_default_power_down_ok(pd, now))
  return false;

 if (!(genpd->flags & GENPD_FLAG_CPU_DOMAIN))
  return true;

 global_constraint = cpu_latency_qos_limit();
 /*
  * Find the next wakeup for any of the online CPUs within the PM domain
  * and its subdomains. Note, we only need the genpd->cpus, as it already
  * contains a mask of all CPUs from subdomains.
 */
 domain_wakeup = ktime_set(KTIME_SEC_MAX, 0);
 for_each_cpu_and(cpu, genpd->cpus, cpu_online_mask) {
  dev = per_cpu(cpuidle_devices, cpu);
  if (dev) {
   next_hrtimer = READ_ONCE(dev->next_hrtimer);
   if (ktime_before(next_hrtimer, domain_wakeup))
    domain_wakeup = next_hrtimer;
  }

  cpu_dev = get_cpu_device(cpu);
  if (cpu_dev) {
   cpu_constraint = dev_pm_qos_raw_resume_latency(cpu_dev);
   if (cpu_constraint < global_constraint)
    global_constraint = cpu_constraint;
  }
 }

 global_constraint *= NSEC_PER_USEC;
 /* The minimum idle duration is from now - until the next wakeup. */
 idle_duration_ns = ktime_to_ns(ktime_sub(domain_wakeup, now));
 if (idle_duration_ns <= 0)
  return false;

 /* Store the next domain_wakeup to allow consumers to use it. */
 genpd->gd->next_hrtimer = domain_wakeup;

 /*
  * Find the deepest idle state that has its residency value satisfied
  * and by also taking into account the power off latency for the state.
  * Start at the state picked by the dev PM QoS constraint validation.
 */
 i = genpd->state_idx;
 do {
  if ((idle_duration_ns >= (genpd->states[i].residency_ns +
      genpd->states[i].power_off_latency_ns)) &&
      (global_constraint >= (genpd->states[i].power_on_latency_ns +
      genpd->states[i].power_off_latency_ns))) {
   genpd->state_idx = i;
   genpd->gd->last_enter = now;
   genpd->gd->reflect_residency = true;
   return true;
  }
 } while (--i >= 0);

 return false;
}

struct dev_power_governor pm_domain_cpu_gov = {
 .suspend_ok = default_suspend_ok,
 .power_down_ok = cpu_power_down_ok,
};
#endif

struct dev_power_governor simple_qos_governor = {
 .suspend_ok = default_suspend_ok,
 .power_down_ok = default_power_down_ok,
};

/*
 * pm_domain_always_on_gov - A governor implementing an always-on policy
 */
struct dev_power_governor pm_domain_always_on_gov = {
 .suspend_ok = default_suspend_ok,
};