scripts/gdb: lx-dmesg: use explicit encoding=utf8 errors=replace
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / HOWTO
blob5f042349f987a6688a5e7c2048f00c6b82bb904a
1 HOWTO do Linux kernel development
2 =================================
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.
10 If anything in this document becomes out of date, please send in patches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.
15 Introduction
16 ------------
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.
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:
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]
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.
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.
57 Legal Issues
58 ------------
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.
67 For common questions and answers about the GPL, please see:
69         https://www.gnu.org/licenses/gpl-faq.html
72 Documentation
73 -------------
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.
85 Here is a list of files that are in the kernel source tree that are
86 required reading:
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.
93   :ref:`Documentation/Changes <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.
98   :ref:`Documentation/CodingStyle <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.
105   :ref:`Documentation/SubmittingPatches <submittingpatches>` and :ref:`Documentation/SubmittingDrivers <submittingdrivers>`
106     These files describe in explicit detail how to successfully create
107     and send a patch, including (but not limited to):
109        - Email contents
110        - Email format
111        - Who to send it to
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.
117     Other excellent descriptions of how to create patches properly are:
119         "The Perfect Patch"
120                 https://www.ozlabs.org/~akpm/stuff/tpp.txt
122         "Linux kernel patch submission format"
123                 http://linux.yyz.us/patch-format.html
125   :ref:`Documentation/stable_api_nonsense.txt <stable_api_nonsense>`
126     This file describes the rationale behind the conscious decision to
127     not have a stable API within the kernel, including things like:
129       - Subsystem shim-layers (for compatibility?)
130       - Driver portability between Operating Systems.
131       - Mitigating rapid change within the kernel source tree (or
132         preventing rapid change)
134     This document is crucial for understanding the Linux development
135     philosophy and is very important for people moving to Linux from
136     development on other Operating Systems.
138   :ref:`Documentation/SecurityBugs <securitybugs>`
139     If you feel you have found a security problem in the Linux kernel,
140     please follow the steps in this document to help notify the kernel
141     developers, and help solve the issue.
143   :ref:`Documentation/ManagementStyle <managementstyle>`
144     This document describes how Linux kernel maintainers operate and the
145     shared ethos behind their methodologies.  This is important reading
146     for anyone new to kernel development (or anyone simply curious about
147     it), as it resolves a lot of common misconceptions and confusion
148     about the unique behavior of kernel maintainers.
150   :ref:`Documentation/stable_kernel_rules.txt <stable_kernel_rules>`
151     This file describes the rules on how the stable kernel releases
152     happen, and what to do if you want to get a change into one of these
153     releases.
155   :ref:`Documentation/kernel-docs.txt <kernel_docs>`
156     A list of external documentation that pertains to kernel
157     development.  Please consult this list if you do not find what you
158     are looking for within the in-kernel documentation.
160   :ref:`Documentation/applying-patches.txt <applying_patches>`
161     A good introduction describing exactly what a patch is and how to
162     apply it to the different development branches of the kernel.
164 The kernel also has a large number of documents that can be
165 automatically generated from the source code itself or from
166 ReStructuredText markups (ReST), like this one. This includes a
167 full description of the in-kernel API, and rules on how to handle
168 locking properly.
170 All such documents can be generated as PDF or HTML by running::
172         make pdfdocs
173         make htmldocs
175 respectively from the main kernel source directory.
177 The documents that uses ReST markup will be generated at Documentation/output.
178 They can also be generated on LaTeX and ePub formats with::
180         make latexdocs
181         make epubdocs
183 Currently, there are some documents written on DocBook that are in
184 the process of conversion to ReST. Such documents will be created in the
185 Documentation/DocBook/ directory and can be generated also as
186 Postscript or man pages by running::
188         make psdocs
189         make mandocs
191 Becoming A Kernel Developer
192 ---------------------------
194 If you do not know anything about Linux kernel development, you should
195 look at the Linux KernelNewbies project:
197         https://kernelnewbies.org
199 It consists of a helpful mailing list where you can ask almost any type
200 of basic kernel development question (make sure to search the archives
201 first, before asking something that has already been answered in the
202 past.)  It also has an IRC channel that you can use to ask questions in
203 real-time, and a lot of helpful documentation that is useful for
204 learning about Linux kernel development.
206 The website has basic information about code organization, subsystems,
207 and current projects (both in-tree and out-of-tree). It also describes
208 some basic logistical information, like how to compile a kernel and
209 apply a patch.
211 If you do not know where you want to start, but you want to look for
212 some task to start doing to join into the kernel development community,
213 go to the Linux Kernel Janitor's project:
215         https://kernelnewbies.org/KernelJanitors
217 It is a great place to start.  It describes a list of relatively simple
218 problems that need to be cleaned up and fixed within the Linux kernel
219 source tree.  Working with the developers in charge of this project, you
220 will learn the basics of getting your patch into the Linux kernel tree,
221 and possibly be pointed in the direction of what to go work on next, if
222 you do not already have an idea.
224 If you already have a chunk of code that you want to put into the kernel
225 tree, but need some help getting it in the proper form, the
226 kernel-mentors project was created to help you out with this.  It is a
227 mailing list, and can be found at:
229         https://selenic.com/mailman/listinfo/kernel-mentors
231 Before making any actual modifications to the Linux kernel code, it is
232 imperative to understand how the code in question works.  For this
233 purpose, nothing is better than reading through it directly (most tricky
234 bits are commented well), perhaps even with the help of specialized
235 tools.  One such tool that is particularly recommended is the Linux
236 Cross-Reference project, which is able to present source code in a
237 self-referential, indexed webpage format. An excellent up-to-date
238 repository of the kernel code may be found at:
240         http://lxr.free-electrons.com/
243 The development process
244 -----------------------
246 Linux kernel development process currently consists of a few different
247 main kernel "branches" and lots of different subsystem-specific kernel
248 branches.  These different branches are:
250   - main 4.x kernel tree
251   - 4.x.y -stable kernel tree
252   - 4.x -git kernel patches
253   - subsystem specific kernel trees and patches
254   - the 4.x -next kernel tree for integration tests
256 4.x kernel tree
257 -----------------
258 4.x kernels are maintained by Linus Torvalds, and can be found on
259 https://kernel.org in the pub/linux/kernel/v4.x/ directory.  Its development
260 process is as follows:
262   - As soon as a new kernel is released a two weeks window is open,
263     during this period of time maintainers can submit big diffs to
264     Linus, usually the patches that have already been included in the
265     -next kernel for a few weeks.  The preferred way to submit big changes
266     is using git (the kernel's source management tool, more information
267     can be found at https://git-scm.com/) but plain patches are also just
268     fine.
269   - After two weeks a -rc1 kernel is released it is now possible to push
270     only patches that do not include new features that could affect the
271     stability of the whole kernel.  Please note that a whole new driver
272     (or filesystem) might be accepted after -rc1 because there is no
273     risk of causing regressions with such a change as long as the change
274     is self-contained and does not affect areas outside of the code that
275     is being added.  git can be used to send patches to Linus after -rc1
276     is released, but the patches need to also be sent to a public
277     mailing list for review.
278   - A new -rc is released whenever Linus deems the current git tree to
279     be in a reasonably sane state adequate for testing.  The goal is to
280     release a new -rc kernel every week.
281   - Process continues until the kernel is considered "ready", the
282     process should last around 6 weeks.
284 It is worth mentioning what Andrew Morton wrote on the linux-kernel
285 mailing list about kernel releases:
287         *"Nobody knows when a kernel will be released, because it's
288         released according to perceived bug status, not according to a
289         preconceived timeline."*
291 4.x.y -stable kernel tree
292 -------------------------
293 Kernels with 3-part versions are -stable kernels. They contain
294 relatively small and critical fixes for security problems or significant
295 regressions discovered in a given 4.x kernel.
297 This is the recommended branch for users who want the most recent stable
298 kernel and are not interested in helping test development/experimental
299 versions.
301 If no 4.x.y kernel is available, then the highest numbered 4.x
302 kernel is the current stable kernel.
304 4.x.y are maintained by the "stable" team <stable@vger.kernel.org>, and
305 are released as needs dictate.  The normal release period is approximately
306 two weeks, but it can be longer if there are no pressing problems.  A
307 security-related problem, instead, can cause a release to happen almost
308 instantly.
310 The file Documentation/stable_kernel_rules.txt in the kernel tree
311 documents what kinds of changes are acceptable for the -stable tree, and
312 how the release process works.
314 4.x -git patches
315 ----------------
316 These are daily snapshots of Linus' kernel tree which are managed in a
317 git repository (hence the name.) These patches are usually released
318 daily and represent the current state of Linus' tree.  They are more
319 experimental than -rc kernels since they are generated automatically
320 without even a cursory glance to see if they are sane.
322 Subsystem Specific kernel trees and patches
323 -------------------------------------------
324 The maintainers of the various kernel subsystems --- and also many
325 kernel subsystem developers --- expose their current state of
326 development in source repositories.  That way, others can see what is
327 happening in the different areas of the kernel.  In areas where
328 development is rapid, a developer may be asked to base his submissions
329 onto such a subsystem kernel tree so that conflicts between the
330 submission and other already ongoing work are avoided.
332 Most of these repositories are git trees, but there are also other SCMs
333 in use, or patch queues being published as quilt series.  Addresses of
334 these subsystem repositories are listed in the MAINTAINERS file.  Many
335 of them can be browsed at https://git.kernel.org/.
337 Before a proposed patch is committed to such a subsystem tree, it is
338 subject to review which primarily happens on mailing lists (see the
339 respective section below).  For several kernel subsystems, this review
340 process is tracked with the tool patchwork.  Patchwork offers a web
341 interface which shows patch postings, any comments on a patch or
342 revisions to it, and maintainers can mark patches as under review,
343 accepted, or rejected.  Most of these patchwork sites are listed at
344 https://patchwork.kernel.org/.
346 4.x -next kernel tree for integration tests
347 -------------------------------------------
348 Before updates from subsystem trees are merged into the mainline 4.x
349 tree, they need to be integration-tested.  For this purpose, a special
350 testing repository exists into which virtually all subsystem trees are
351 pulled on an almost daily basis:
353         https://git.kernel.org/?p=linux/kernel/git/next/linux-next.git
355 This way, the -next kernel gives a summary outlook onto what will be
356 expected to go into the mainline kernel at the next merge period.
357 Adventurous testers are very welcome to runtime-test the -next kernel.
360 Bug Reporting
361 -------------
363 https://bugzilla.kernel.org is where the Linux kernel developers track kernel
364 bugs.  Users are encouraged to report all bugs that they find in this
365 tool.  For details on how to use the kernel bugzilla, please see:
367         https://bugzilla.kernel.org/page.cgi?id=faq.html
369 The file REPORTING-BUGS in the main kernel source directory has a good
370 template for how to report a possible kernel bug, and details what kind
371 of information is needed by the kernel developers to help track down the
372 problem.
375 Managing bug reports
376 --------------------
378 One of the best ways to put into practice your hacking skills is by fixing
379 bugs reported by other people. Not only you will help to make the kernel
380 more stable, you'll learn to fix real world problems and you will improve
381 your skills, and other developers will be aware of your presence. Fixing
382 bugs is one of the best ways to get merits among other developers, because
383 not many people like wasting time fixing other people's bugs.
385 To work in the already reported bug reports, go to https://bugzilla.kernel.org.
386 If you want to be advised of the future bug reports, you can subscribe to the
387 bugme-new mailing list (only new bug reports are mailed here) or to the
388 bugme-janitor mailing list (every change in the bugzilla is mailed here)
390         https://lists.linux-foundation.org/mailman/listinfo/bugme-new
392         https://lists.linux-foundation.org/mailman/listinfo/bugme-janitors
396 Mailing lists
397 -------------
399 As some of the above documents describe, the majority of the core kernel
400 developers participate on the Linux Kernel Mailing list.  Details on how
401 to subscribe and unsubscribe from the list can be found at:
403         http://vger.kernel.org/vger-lists.html#linux-kernel
405 There are archives of the mailing list on the web in many different
406 places.  Use a search engine to find these archives.  For example:
408         http://dir.gmane.org/gmane.linux.kernel
410 It is highly recommended that you search the archives about the topic
411 you want to bring up, before you post it to the list. A lot of things
412 already discussed in detail are only recorded at the mailing list
413 archives.
415 Most of the individual kernel subsystems also have their own separate
416 mailing list where they do their development efforts.  See the
417 MAINTAINERS file for a list of what these lists are for the different
418 groups.
420 Many of the lists are hosted on kernel.org. Information on them can be
421 found at:
423         http://vger.kernel.org/vger-lists.html
425 Please remember to follow good behavioral habits when using the lists.
426 Though a bit cheesy, the following URL has some simple guidelines for
427 interacting with the list (or any list):
429         http://www.albion.com/netiquette/
431 If multiple people respond to your mail, the CC: list of recipients may
432 get pretty large. Don't remove anybody from the CC: list without a good
433 reason, or don't reply only to the list address. Get used to receiving the
434 mail twice, one from the sender and the one from the list, and don't try
435 to tune that by adding fancy mail-headers, people will not like it.
437 Remember to keep the context and the attribution of your replies intact,
438 keep the "John Kernelhacker wrote ...:" lines at the top of your reply, and
439 add your statements between the individual quoted sections instead of
440 writing at the top of the mail.
442 If you add patches to your mail, make sure they are plain readable text
443 as stated in Documentation/SubmittingPatches.
444 Kernel developers don't want to deal with
445 attachments or compressed patches; they may want to comment on
446 individual lines of your patch, which works only that way. Make sure you
447 use a mail program that does not mangle spaces and tab characters. A
448 good first test is to send the mail to yourself and try to apply your
449 own patch by yourself. If that doesn't work, get your mail program fixed
450 or change it until it works.
452 Above all, please remember to show respect to other subscribers.
455 Working with the community
456 --------------------------
458 The goal of the kernel community is to provide the best possible kernel
459 there is.  When you submit a patch for acceptance, it will be reviewed
460 on its technical merits and those alone.  So, what should you be
461 expecting?
463   - criticism
464   - comments
465   - requests for change
466   - requests for justification
467   - silence
469 Remember, this is part of getting your patch into the kernel.  You have
470 to be able to take criticism and comments about your patches, evaluate
471 them at a technical level and either rework your patches or provide
472 clear and concise reasoning as to why those changes should not be made.
473 If there are no responses to your posting, wait a few days and try
474 again, sometimes things get lost in the huge volume.
476 What should you not do?
478   - expect your patch to be accepted without question
479   - become defensive
480   - ignore comments
481   - resubmit the patch without making any of the requested changes
483 In a community that is looking for the best technical solution possible,
484 there will always be differing opinions on how beneficial a patch is.
485 You have to be cooperative, and willing to adapt your idea to fit within
486 the kernel.  Or at least be willing to prove your idea is worth it.
487 Remember, being wrong is acceptable as long as you are willing to work
488 toward a solution that is right.
490 It is normal that the answers to your first patch might simply be a list
491 of a dozen things you should correct.  This does **not** imply that your
492 patch will not be accepted, and it is **not** meant against you
493 personally.  Simply correct all issues raised against your patch and
494 resend it.
497 Differences between the kernel community and corporate structures
498 -----------------------------------------------------------------
500 The kernel community works differently than most traditional corporate
501 development environments.  Here are a list of things that you can try to
502 do to avoid problems:
504   Good things to say regarding your proposed changes:
506     - "This solves multiple problems."
507     - "This deletes 2000 lines of code."
508     - "Here is a patch that explains what I am trying to describe."
509     - "I tested it on 5 different architectures..."
510     - "Here is a series of small patches that..."
511     - "This increases performance on typical machines..."
513   Bad things you should avoid saying:
515     - "We did it this way in AIX/ptx/Solaris, so therefore it must be
516       good..."
517     - "I've being doing this for 20 years, so..."
518     - "This is required for my company to make money"
519     - "This is for our Enterprise product line."
520     - "Here is my 1000 page design document that describes my idea"
521     - "I've been working on this for 6 months..."
522     - "Here's a 5000 line patch that..."
523     - "I rewrote all of the current mess, and here it is..."
524     - "I have a deadline, and this patch needs to be applied now."
526 Another way the kernel community is different than most traditional
527 software engineering work environments is the faceless nature of
528 interaction.  One benefit of using email and irc as the primary forms of
529 communication is the lack of discrimination based on gender or race.
530 The Linux kernel work environment is accepting of women and minorities
531 because all you are is an email address.  The international aspect also
532 helps to level the playing field because you can't guess gender based on
533 a person's name. A man may be named Andrea and a woman may be named Pat.
534 Most women who have worked in the Linux kernel and have expressed an
535 opinion have had positive experiences.
537 The language barrier can cause problems for some people who are not
538 comfortable with English.  A good grasp of the language can be needed in
539 order to get ideas across properly on mailing lists, so it is
540 recommended that you check your emails to make sure they make sense in
541 English before sending them.
544 Break up your changes
545 ---------------------
547 The Linux kernel community does not gladly accept large chunks of code
548 dropped on it all at once.  The changes need to be properly introduced,
549 discussed, and broken up into tiny, individual portions.  This is almost
550 the exact opposite of what companies are used to doing.  Your proposal
551 should also be introduced very early in the development process, so that
552 you can receive feedback on what you are doing.  It also lets the
553 community feel that you are working with them, and not simply using them
554 as a dumping ground for your feature.  However, don't send 50 emails at
555 one time to a mailing list, your patch series should be smaller than
556 that almost all of the time.
558 The reasons for breaking things up are the following:
560 1) Small patches increase the likelihood that your patches will be
561    applied, since they don't take much time or effort to verify for
562    correctness.  A 5 line patch can be applied by a maintainer with
563    barely a second glance. However, a 500 line patch may take hours to
564    review for correctness (the time it takes is exponentially
565    proportional to the size of the patch, or something).
567    Small patches also make it very easy to debug when something goes
568    wrong.  It's much easier to back out patches one by one than it is
569    to dissect a very large patch after it's been applied (and broken
570    something).
572 2) It's important not only to send small patches, but also to rewrite
573    and simplify (or simply re-order) patches before submitting them.
575 Here is an analogy from kernel developer Al Viro:
577         *"Think of a teacher grading homework from a math student.  The
578         teacher does not want to see the student's trials and errors
579         before they came up with the solution. They want to see the
580         cleanest, most elegant answer.  A good student knows this, and
581         would never submit her intermediate work before the final
582         solution.*
584         *The same is true of kernel development. The maintainers and
585         reviewers do not want to see the thought process behind the
586         solution to the problem one is solving. They want to see a
587         simple and elegant solution."*
589 It may be challenging to keep the balance between presenting an elegant
590 solution and working together with the community and discussing your
591 unfinished work. Therefore it is good to get early in the process to
592 get feedback to improve your work, but also keep your changes in small
593 chunks that they may get already accepted, even when your whole task is
594 not ready for inclusion now.
596 Also realize that it is not acceptable to send patches for inclusion
597 that are unfinished and will be "fixed up later."
600 Justify your change
601 -------------------
603 Along with breaking up your patches, it is very important for you to let
604 the Linux community know why they should add this change.  New features
605 must be justified as being needed and useful.
608 Document your change
609 --------------------
611 When sending in your patches, pay special attention to what you say in
612 the text in your email.  This information will become the ChangeLog
613 information for the patch, and will be preserved for everyone to see for
614 all time.  It should describe the patch completely, containing:
616   - why the change is necessary
617   - the overall design approach in the patch
618   - implementation details
619   - testing results
621 For more details on what this should all look like, please see the
622 ChangeLog section of the document:
624   "The Perfect Patch"
625       http://www.ozlabs.org/~akpm/stuff/tpp.txt
628 All of these things are sometimes very hard to do. It can take years to
629 perfect these practices (if at all). It's a continuous process of
630 improvement that requires a lot of patience and determination. But
631 don't give up, it's possible. Many have done it before, and each had to
632 start exactly where you are now.
637 ----------
639 Thanks to Paolo Ciarrocchi who allowed the "Development Process"
640 (https://lwn.net/Articles/94386/) section
641 to be based on text he had written, and to Randy Dunlap and Gerrit
642 Huizenga for some of the list of things you should and should not say.
643 Also thanks to Pat Mochel, Hanna Linder, Randy Dunlap, Kay Sievers,
644 Vojtech Pavlik, Jan Kara, Josh Boyer, Kees Cook, Andrew Morton, Andi
645 Kleen, Vadim Lobanov, Jesper Juhl, Adrian Bunk, Keri Harris, Frans Pop,
646 David A. Wheeler, Junio Hamano, Michael Kerrisk, and Alex Shepard for
647 their review, comments, and contributions.  Without their help, this
648 document would not have been possible.
652 Maintainer: Greg Kroah-Hartman <greg@kroah.com>