Documentation/HOWTO: convert to ReST notation
[cascardo/linux.git] / Documentation / HOWTO
1 HOWTO do Linux kernel development
2 =================================
3
4 This is the be-all, end-all document on this topic.  It contains
5 instructions on how to become a Linux kernel developer and how to learn
6 to work with the Linux kernel development community.  It tries to not
7 contain anything related to the technical aspects of kernel programming,
8 but will help point you in the right direction for that.
9
10 If anything in this document becomes out of date, please send in patches
11 to the maintainer of this file, who is listed at the bottom of the
12 document.
13
14
15 Introduction
16 ------------
17
18 So, you want to learn how to become a Linux kernel developer?  Or you
19 have been told by your manager, "Go write a Linux driver for this
20 device."  This document's goal is to teach you everything you need to
21 know to achieve this by describing the process you need to go through,
22 and hints on how to work with the community.  It will also try to
23 explain some of the reasons why the community works like it does.
24
25 The kernel is written mostly in C, with some architecture-dependent
26 parts written in assembly. A good understanding of C is required for
27 kernel development.  Assembly (any architecture) is not required unless
28 you plan to do low-level development for that architecture.  Though they
29 are not a good substitute for a solid C education and/or years of
30 experience, the following books are good for, if anything, reference:
31
32  - "The C Programming Language" by Kernighan and Ritchie [Prentice Hall]
33  - "Practical C Programming" by Steve Oualline [O'Reilly]
34  - "C:  A Reference Manual" by Harbison and Steele [Prentice Hall]
35
36 The kernel is written using GNU C and the GNU toolchain.  While it
37 adheres to the ISO C89 standard, it uses a number of extensions that are
38 not featured in the standard.  The kernel is a freestanding C
39 environment, with no reliance on the standard C library, so some
40 portions of the C standard are not supported.  Arbitrary long long
41 divisions and floating point are not allowed.  It can sometimes be
42 difficult to understand the assumptions the kernel has on the toolchain
43 and the extensions that it uses, and unfortunately there is no
44 definitive reference for them.  Please check the gcc info pages (`info
45 gcc`) for some information on them.
46
47 Please remember that you are trying to learn how to work with the
48 existing development community.  It is a diverse group of people, with
49 high standards for coding, style and procedure.  These standards have
50 been created over time based on what they have found to work best for
51 such a large and geographically dispersed team.  Try to learn as much as
52 possible about these standards ahead of time, as they are well
53 documented; do not expect people to adapt to you or your company's way
54 of doing things.
55
56
57 Legal Issues
58 ------------
59
60 The Linux kernel source code is released under the GPL.  Please see the
61 file, COPYING, in the main directory of the source tree, for details on
62 the license.  If you have further questions about the license, please
63 contact a lawyer, and do not ask on the Linux kernel mailing list.  The
64 people on the mailing lists are not lawyers, and you should not rely on
65 their statements on legal matters.
66
67 For common questions and answers about the GPL, please see:
68
69         http://www.gnu.org/licenses/gpl-faq.html
70
71
72 Documentation
73 -------------
74
75 The Linux kernel source tree has a large range of documents that are
76 invaluable for learning how to interact with the kernel community.  When
77 new features are added to the kernel, it is recommended that new
78 documentation files are also added which explain how to use the feature.
79 When a kernel change causes the interface that the kernel exposes to
80 userspace to change, it is recommended that you send the information or
81 a patch to the manual pages explaining the change to the manual pages
82 maintainer at mtk.manpages@gmail.com, and CC the list
83 linux-api@vger.kernel.org.
84
85 Here is a list of files that are in the kernel source tree that are
86 required reading:
87
88   README
89     This file gives a short background on the Linux kernel and describes
90     what is necessary to do to configure and build the kernel.  People
91     who are new to the kernel should start here.
92
93   Documentation/Changes
94     This file gives a list of the minimum levels of various software
95     packages that are necessary to build and run the kernel
96     successfully.
97
98   Documentation/CodingStyle
99     This describes the Linux kernel coding style, and some of the
100     rationale behind it. All new code is expected to follow the
101     guidelines in this document. Most maintainers will only accept
102     patches if these rules are followed, and many people will only
103     review code if it is in the proper style.
104
105   Documentation/SubmittingPatches and Documentation/SubmittingDrivers
106     These files describe in explicit detail how to successfully create
107     and send a patch, including (but not limited to):
108
109        - Email contents
110        - Email format
111        - Who to send it to
112
113     Following these rules will not guarantee success (as all patches are
114     subject to scrutiny for content and style), but not following them
115     will almost always prevent it.
116
117     Other excellent descriptions of how to create patches properly are:
118
119         "The Perfect Patch"
120
121                 http://www.ozlabs.org/~akpm/stuff/tpp.txt
122
123         "Linux kernel patch submission format"
124
125                 http://linux.yyz.us/patch-format.html
126
127   Documentation/stable_api_nonsense.txt
128     This file describes the rationale behind the conscious decision to
129     not have a stable API within the kernel, including things like:
130
131       - Subsystem shim-layers (for compatibility?)
132       - Driver portability between Operating Systems.
133       - Mitigating rapid change within the kernel source tree (or
134         preventing rapid change)
135
136     This document is crucial for understanding the Linux development
137     philosophy and is very important for people moving to Linux from
138     development on other Operating Systems.
139
140   Documentation/SecurityBugs
141     If you feel you have found a security problem in the Linux kernel,
142     please follow the steps in this document to help notify the kernel
143     developers, and help solve the issue.
144
145   Documentation/ManagementStyle
146     This document describes how Linux kernel maintainers operate and the
147     shared ethos behind their methodologies.  This is important reading
148     for anyone new to kernel development (or anyone simply curious about
149     it), as it resolves a lot of common misconceptions and confusion
150     about the unique behavior of kernel maintainers.
151
152   Documentation/stable_kernel_rules.txt
153     This file describes the rules on how the stable kernel releases
154     happen, and what to do if you want to get a change into one of these
155     releases.
156
157   Documentation/kernel-docs.txt
158     A list of external documentation that pertains to kernel
159     development.  Please consult this list if you do not find what you
160     are looking for within the in-kernel documentation.
161
162   Documentation/applying-patches.txt
163     A good introduction describing exactly what a patch is and how to
164     apply it to the different development branches of the kernel.
165
166 The kernel also has a large number of documents that can be
167 automatically generated from the source code itself.  This includes a
168 full description of the in-kernel API, and rules on how to handle
169 locking properly.  The documents will be created in the
170 Documentation/DocBook/ directory and can be generated as PDF,
171 Postscript, HTML, and man pages by running:
172
173 ::
174
175         make pdfdocs
176         make psdocs
177         make htmldocs
178         make mandocs
179
180 respectively from the main kernel source directory.
181
182
183 Becoming A Kernel Developer
184 ---------------------------
185
186 If you do not know anything about Linux kernel development, you should
187 look at the Linux KernelNewbies project:
188
189         http://kernelnewbies.org
190
191 It consists of a helpful mailing list where you can ask almost any type
192 of basic kernel development question (make sure to search the archives
193 first, before asking something that has already been answered in the
194 past.)  It also has an IRC channel that you can use to ask questions in
195 real-time, and a lot of helpful documentation that is useful for
196 learning about Linux kernel development.
197
198 The website has basic information about code organization, subsystems,
199 and current projects (both in-tree and out-of-tree). It also describes
200 some basic logistical information, like how to compile a kernel and
201 apply a patch.
202
203 If you do not know where you want to start, but you want to look for
204 some task to start doing to join into the kernel development community,
205 go to the Linux Kernel Janitor's project:
206
207         http://kernelnewbies.org/KernelJanitors
208
209 It is a great place to start.  It describes a list of relatively simple
210 problems that need to be cleaned up and fixed within the Linux kernel
211 source tree.  Working with the developers in charge of this project, you
212 will learn the basics of getting your patch into the Linux kernel tree,
213 and possibly be pointed in the direction of what to go work on next, if
214 you do not already have an idea.
215
216 If you already have a chunk of code that you want to put into the kernel
217 tree, but need some help getting it in the proper form, the
218 kernel-mentors project was created to help you out with this.  It is a
219 mailing list, and can be found at:
220
221         http://selenic.com/mailman/listinfo/kernel-mentors
222
223 Before making any actual modifications to the Linux kernel code, it is
224 imperative to understand how the code in question works.  For this
225 purpose, nothing is better than reading through it directly (most tricky
226 bits are commented well), perhaps even with the help of specialized
227 tools.  One such tool that is particularly recommended is the Linux
228 Cross-Reference project, which is able to present source code in a
229 self-referential, indexed webpage format. An excellent up-to-date
230 repository of the kernel code may be found at:
231
232         http://lxr.free-electrons.com/
233
234
235 The development process
236 -----------------------
237
238 Linux kernel development process currently consists of a few different
239 main kernel "branches" and lots of different subsystem-specific kernel
240 branches.  These different branches are:
241
242   - main 4.x kernel tree
243   - 4.x.y -stable kernel tree
244   - 4.x -git kernel patches
245   - subsystem specific kernel trees and patches
246   - the 4.x -next kernel tree for integration tests
247
248 4.x kernel tree
249 -----------------
250 4.x kernels are maintained by Linus Torvalds, and can be found on
251 kernel.org in the pub/linux/kernel/v4.x/ directory.  Its development
252 process is as follows:
253
254   - As soon as a new kernel is released a two weeks window is open,
255     during this period of time maintainers can submit big diffs to
256     Linus, usually the patches that have already been included in the
257     -next kernel for a few weeks.  The preferred way to submit big changes
258     is using git (the kernel's source management tool, more information
259     can be found at http://git-scm.com/) but plain patches are also just
260     fine.
261   - After two weeks a -rc1 kernel is released it is now possible to push
262     only patches that do not include new features that could affect the
263     stability of the whole kernel.  Please note that a whole new driver
264     (or filesystem) might be accepted after -rc1 because there is no
265     risk of causing regressions with such a change as long as the change
266     is self-contained and does not affect areas outside of the code that
267     is being added.  git can be used to send patches to Linus after -rc1
268     is released, but the patches need to also be sent to a public
269     mailing list for review.
270   - A new -rc is released whenever Linus deems the current git tree to
271     be in a reasonably sane state adequate for testing.  The goal is to
272     release a new -rc kernel every week.
273   - Process continues until the kernel is considered "ready", the
274     process should last around 6 weeks.
275
276 It is worth mentioning what Andrew Morton wrote on the linux-kernel
277 mailing list about kernel releases:
278
279 ::
280
281         "Nobody knows when a kernel will be released, because it's
282         released according to perceived bug status, not according to a
283         preconceived timeline."
284
285 4.x.y -stable kernel tree
286 -------------------------
287 Kernels with 3-part versions are -stable kernels. They contain
288 relatively small and critical fixes for security problems or significant
289 regressions discovered in a given 4.x kernel.
290
291 This is the recommended branch for users who want the most recent stable
292 kernel and are not interested in helping test development/experimental
293 versions.
294
295 If no 4.x.y kernel is available, then the highest numbered 4.x
296 kernel is the current stable kernel.
297
298 4.x.y are maintained by the "stable" team <stable@vger.kernel.org>, and
299 are released as needs dictate.  The normal release period is approximately
300 two weeks, but it can be longer if there are no pressing problems.  A
301 security-related problem, instead, can cause a release to happen almost
302 instantly.
303
304 The file Documentation/stable_kernel_rules.txt in the kernel tree
305 documents what kinds of changes are acceptable for the -stable tree, and
306 how the release process works.
307
308 4.x -git patches
309 ----------------
310 These are daily snapshots of Linus' kernel tree which are managed in a
311 git repository (hence the name.) These patches are usually released
312 daily and represent the current state of Linus' tree.  They are more
313 experimental than -rc kernels since they are generated automatically
314 without even a cursory glance to see if they are sane.
315
316 Subsystem Specific kernel trees and patches
317 -------------------------------------------
318 The maintainers of the various kernel subsystems --- and also many
319 kernel subsystem developers --- expose their current state of
320 development in source repositories.  That way, others can see what is
321 happening in the different areas of the kernel.  In areas where
322 development is rapid, a developer may be asked to base his submissions
323 onto such a subsystem kernel tree so that conflicts between the
324 submission and other already ongoing work are avoided.
325
326 Most of these repositories are git trees, but there are also other SCMs
327 in use, or patch queues being published as quilt series.  Addresses of
328 these subsystem repositories are listed in the MAINTAINERS file.  Many
329 of them can be browsed at http://git.kernel.org/.
330
331 Before a proposed patch is committed to such a subsystem tree, it is
332 subject to review which primarily happens on mailing lists (see the
333 respective section below).  For several kernel subsystems, this review
334 process is tracked with the tool patchwork.  Patchwork offers a web
335 interface which shows patch postings, any comments on a patch or
336 revisions to it, and maintainers can mark patches as under review,
337 accepted, or rejected.  Most of these patchwork sites are listed at
338 http://patchwork.kernel.org/.
339
340 4.x -next kernel tree for integration tests
341 -------------------------------------------
342 Before updates from subsystem trees are merged into the mainline 4.x
343 tree, they need to be integration-tested.  For this purpose, a special
344 testing repository exists into which virtually all subsystem trees are
345 pulled on an almost daily basis:
346
347         http://git.kernel.org/?p=linux/kernel/git/next/linux-next.git
348
349 This way, the -next kernel gives a summary outlook onto what will be
350 expected to go into the mainline kernel at the next merge period.
351 Adventurous testers are very welcome to runtime-test the -next kernel.
352
353
354 Bug Reporting
355 -------------
356
357 bugzilla.kernel.org is where the Linux kernel developers track kernel
358 bugs.  Users are encouraged to report all bugs that they find in this
359 tool.  For details on how to use the kernel bugzilla, please see:
360
361         http://bugzilla.kernel.org/page.cgi?id=faq.html
362
363 The file REPORTING-BUGS in the main kernel source directory has a good
364 template for how to report a possible kernel bug, and details what kind
365 of information is needed by the kernel developers to help track down the
366 problem.
367
368
369 Managing bug reports
370 --------------------
371
372 One of the best ways to put into practice your hacking skills is by fixing
373 bugs reported by other people. Not only you will help to make the kernel
374 more stable, you'll learn to fix real world problems and you will improve
375 your skills, and other developers will be aware of your presence. Fixing
376 bugs is one of the best ways to get merits among other developers, because
377 not many people like wasting time fixing other people's bugs.
378
379 To work in the already reported bug reports, go to http://bugzilla.kernel.org.
380 If you want to be advised of the future bug reports, you can subscribe to the
381 bugme-new mailing list (only new bug reports are mailed here) or to the
382 bugme-janitor mailing list (every change in the bugzilla is mailed here)
383
384         http://lists.linux-foundation.org/mailman/listinfo/bugme-new
385         http://lists.linux-foundation.org/mailman/listinfo/bugme-janitors
386
387
388
389 Mailing lists
390 -------------
391
392 As some of the above documents describe, the majority of the core kernel
393 developers participate on the Linux Kernel Mailing list.  Details on how
394 to subscribe and unsubscribe from the list can be found at:
395
396         http://vger.kernel.org/vger-lists.html#linux-kernel
397
398 There are archives of the mailing list on the web in many different
399 places.  Use a search engine to find these archives.  For example:
400
401         http://dir.gmane.org/gmane.linux.kernel
402
403 It is highly recommended that you search the archives about the topic
404 you want to bring up, before you post it to the list. A lot of things
405 already discussed in detail are only recorded at the mailing list
406 archives.
407
408 Most of the individual kernel subsystems also have their own separate
409 mailing list where they do their development efforts.  See the
410 MAINTAINERS file for a list of what these lists are for the different
411 groups.
412
413 Many of the lists are hosted on kernel.org. Information on them can be
414 found at:
415
416         http://vger.kernel.org/vger-lists.html
417
418 Please remember to follow good behavioral habits when using the lists.
419 Though a bit cheesy, the following URL has some simple guidelines for
420 interacting with the list (or any list):
421
422         http://www.albion.com/netiquette/
423
424 If multiple people respond to your mail, the CC: list of recipients may
425 get pretty large. Don't remove anybody from the CC: list without a good
426 reason, or don't reply only to the list address. Get used to receiving the
427 mail twice, one from the sender and the one from the list, and don't try
428 to tune that by adding fancy mail-headers, people will not like it.
429
430 Remember to keep the context and the attribution of your replies intact,
431 keep the "John Kernelhacker wrote ...:" lines at the top of your reply, and
432 add your statements between the individual quoted sections instead of
433 writing at the top of the mail.
434
435 If you add patches to your mail, make sure they are plain readable text
436 as stated in Documentation/SubmittingPatches. Kernel developers don't
437 want to deal with attachments or compressed patches; they may want
438 to comment on individual lines of your patch, which works only that way.
439 Make sure you use a mail program that does not mangle spaces and tab
440 characters. A good first test is to send the mail to yourself and try
441 to apply your own patch by yourself. If that doesn't work, get your
442 mail program fixed or change it until it works.
443
444 Above all, please remember to show respect to other subscribers.
445
446
447 Working with the community
448 --------------------------
449
450 The goal of the kernel community is to provide the best possible kernel
451 there is.  When you submit a patch for acceptance, it will be reviewed
452 on its technical merits and those alone.  So, what should you be
453 expecting?
454
455   - criticism
456   - comments
457   - requests for change
458   - requests for justification
459   - silence
460
461 Remember, this is part of getting your patch into the kernel.  You have
462 to be able to take criticism and comments about your patches, evaluate
463 them at a technical level and either rework your patches or provide
464 clear and concise reasoning as to why those changes should not be made.
465 If there are no responses to your posting, wait a few days and try
466 again, sometimes things get lost in the huge volume.
467
468 What should you not do?
469
470   - expect your patch to be accepted without question
471   - become defensive
472   - ignore comments
473   - resubmit the patch without making any of the requested changes
474
475 In a community that is looking for the best technical solution possible,
476 there will always be differing opinions on how beneficial a patch is.
477 You have to be cooperative, and willing to adapt your idea to fit within
478 the kernel.  Or at least be willing to prove your idea is worth it.
479 Remember, being wrong is acceptable as long as you are willing to work
480 toward a solution that is right.
481
482 It is normal that the answers to your first patch might simply be a list
483 of a dozen things you should correct.  This does _not_ imply that your
484 patch will not be accepted, and it is _not_ meant against you
485 personally.  Simply correct all issues raised against your patch and
486 resend it.
487
488
489 Differences between the kernel community and corporate structures
490 -----------------------------------------------------------------
491
492 The kernel community works differently than most traditional corporate
493 development environments.  Here are a list of things that you can try to
494 do to avoid problems:
495
496   Good things to say regarding your proposed changes:
497
498     - "This solves multiple problems."
499     - "This deletes 2000 lines of code."
500     - "Here is a patch that explains what I am trying to describe."
501     - "I tested it on 5 different architectures..."
502     - "Here is a series of small patches that..."
503     - "This increases performance on typical machines..."
504
505   Bad things you should avoid saying:
506
507     - "We did it this way in AIX/ptx/Solaris, so therefore it must be
508       good..."
509     - "I've being doing this for 20 years, so..."
510     - "This is required for my company to make money"
511     - "This is for our Enterprise product line."
512     - "Here is my 1000 page design document that describes my idea"
513     - "I've been working on this for 6 months..."
514     - "Here's a 5000 line patch that..."
515     - "I rewrote all of the current mess, and here it is..."
516     - "I have a deadline, and this patch needs to be applied now."
517
518 Another way the kernel community is different than most traditional
519 software engineering work environments is the faceless nature of
520 interaction.  One benefit of using email and irc as the primary forms of
521 communication is the lack of discrimination based on gender or race.
522 The Linux kernel work environment is accepting of women and minorities
523 because all you are is an email address.  The international aspect also
524 helps to level the playing field because you can't guess gender based on
525 a person's name. A man may be named Andrea and a woman may be named Pat.
526 Most women who have worked in the Linux kernel and have expressed an
527 opinion have had positive experiences.
528
529 The language barrier can cause problems for some people who are not
530 comfortable with English.  A good grasp of the language can be needed in
531 order to get ideas across properly on mailing lists, so it is
532 recommended that you check your emails to make sure they make sense in
533 English before sending them.
534
535
536 Break up your changes
537 ---------------------
538
539 The Linux kernel community does not gladly accept large chunks of code
540 dropped on it all at once.  The changes need to be properly introduced,
541 discussed, and broken up into tiny, individual portions.  This is almost
542 the exact opposite of what companies are used to doing.  Your proposal
543 should also be introduced very early in the development process, so that
544 you can receive feedback on what you are doing.  It also lets the
545 community feel that you are working with them, and not simply using them
546 as a dumping ground for your feature.  However, don't send 50 emails at
547 one time to a mailing list, your patch series should be smaller than
548 that almost all of the time.
549
550 The reasons for breaking things up are the following:
551
552 1) Small patches increase the likelihood that your patches will be
553    applied, since they don't take much time or effort to verify for
554    correctness.  A 5 line patch can be applied by a maintainer with
555    barely a second glance. However, a 500 line patch may take hours to
556    review for correctness (the time it takes is exponentially
557    proportional to the size of the patch, or something).
558
559    Small patches also make it very easy to debug when something goes
560    wrong.  It's much easier to back out patches one by one than it is
561    to dissect a very large patch after it's been applied (and broken
562    something).
563
564 2) It's important not only to send small patches, but also to rewrite
565    and simplify (or simply re-order) patches before submitting them.
566
567 Here is an analogy from kernel developer Al Viro:
568
569 ::
570
571         "Think of a teacher grading homework from a math student.  The
572         teacher does not want to see the student's trials and errors
573         before they came up with the solution. They want to see the
574         cleanest, most elegant answer.  A good student knows this, and
575         would never submit her intermediate work before the final
576         solution.
577
578         The same is true of kernel development. The maintainers and
579         reviewers do not want to see the thought process behind the
580         solution to the problem one is solving. They want to see a
581         simple and elegant solution."
582
583 It may be challenging to keep the balance between presenting an elegant
584 solution and working together with the community and discussing your
585 unfinished work. Therefore it is good to get early in the process to
586 get feedback to improve your work, but also keep your changes in small
587 chunks that they may get already accepted, even when your whole task is
588 not ready for inclusion now.
589
590 Also realize that it is not acceptable to send patches for inclusion
591 that are unfinished and will be "fixed up later."
592
593
594 Justify your change
595 -------------------
596
597 Along with breaking up your patches, it is very important for you to let
598 the Linux community know why they should add this change.  New features
599 must be justified as being needed and useful.
600
601
602 Document your change
603 --------------------
604
605 When sending in your patches, pay special attention to what you say in
606 the text in your email.  This information will become the ChangeLog
607 information for the patch, and will be preserved for everyone to see for
608 all time.  It should describe the patch completely, containing:
609
610   - why the change is necessary
611   - the overall design approach in the patch
612   - implementation details
613   - testing results
614
615 For more details on what this should all look like, please see the
616 ChangeLog section of the document:
617
618   "The Perfect Patch"
619
620       http://www.ozlabs.org/~akpm/stuff/tpp.txt
621
622
623
624
625 All of these things are sometimes very hard to do. It can take years to
626 perfect these practices (if at all). It's a continuous process of
627 improvement that requires a lot of patience and determination. But
628 don't give up, it's possible. Many have done it before, and each had to
629 start exactly where you are now.
630
631
632
633
634 ----------
635
636 Thanks to Paolo Ciarrocchi who allowed the "Development Process"
637 (http://lwn.net/Articles/94386/) section
638 to be based on text he had written, and to Randy Dunlap and Gerrit
639 Huizenga for some of the list of things you should and should not say.
640 Also thanks to Pat Mochel, Hanna Linder, Randy Dunlap, Kay Sievers,
641 Vojtech Pavlik, Jan Kara, Josh Boyer, Kees Cook, Andrew Morton, Andi
642 Kleen, Vadim Lobanov, Jesper Juhl, Adrian Bunk, Keri Harris, Frans Pop,
643 David A. Wheeler, Junio Hamano, Michael Kerrisk, and Alex Shepard for
644 their review, comments, and contributions.  Without their help, this
645 document would not have been possible.
646
647
648
649 Maintainer: Greg Kroah-Hartman <greg@kroah.com>