Merge tag 'arc-4.15-rc4' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/vgupta/arc
[sfrench/cifs-2.6.git] / Documentation / kernel-hacking / hacking.rst
1 ============================================
2 Unreliable Guide To Hacking The Linux Kernel
3 ============================================
4
5 :Author: Rusty Russell
6
7 Introduction
8 ============
9
10 Welcome, gentle reader, to Rusty's Remarkably Unreliable Guide to Linux
11 Kernel Hacking. This document describes the common routines and general
12 requirements for kernel code: its goal is to serve as a primer for Linux
13 kernel development for experienced C programmers. I avoid implementation
14 details: that's what the code is for, and I ignore whole tracts of
15 useful routines.
16
17 Before you read this, please understand that I never wanted to write
18 this document, being grossly under-qualified, but I always wanted to
19 read it, and this was the only way. I hope it will grow into a
20 compendium of best practice, common starting points and random
21 information.
22
23 The Players
24 ===========
25
26 At any time each of the CPUs in a system can be:
27
28 -  not associated with any process, serving a hardware interrupt;
29
30 -  not associated with any process, serving a softirq or tasklet;
31
32 -  running in kernel space, associated with a process (user context);
33
34 -  running a process in user space.
35
36 There is an ordering between these. The bottom two can preempt each
37 other, but above that is a strict hierarchy: each can only be preempted
38 by the ones above it. For example, while a softirq is running on a CPU,
39 no other softirq will preempt it, but a hardware interrupt can. However,
40 any other CPUs in the system execute independently.
41
42 We'll see a number of ways that the user context can block interrupts,
43 to become truly non-preemptable.
44
45 User Context
46 ------------
47
48 User context is when you are coming in from a system call or other trap:
49 like userspace, you can be preempted by more important tasks and by
50 interrupts. You can sleep, by calling :c:func:`schedule()`.
51
52 .. note::
53
54     You are always in user context on module load and unload, and on
55     operations on the block device layer.
56
57 In user context, the ``current`` pointer (indicating the task we are
58 currently executing) is valid, and :c:func:`in_interrupt()`
59 (``include/linux/preempt.h``) is false.
60
61 .. warning::
62
63     Beware that if you have preemption or softirqs disabled (see below),
64     :c:func:`in_interrupt()` will return a false positive.
65
66 Hardware Interrupts (Hard IRQs)
67 -------------------------------
68
69 Timer ticks, network cards and keyboard are examples of real hardware
70 which produce interrupts at any time. The kernel runs interrupt
71 handlers, which services the hardware. The kernel guarantees that this
72 handler is never re-entered: if the same interrupt arrives, it is queued
73 (or dropped). Because it disables interrupts, this handler has to be
74 fast: frequently it simply acknowledges the interrupt, marks a 'software
75 interrupt' for execution and exits.
76
77 You can tell you are in a hardware interrupt, because
78 :c:func:`in_irq()` returns true.
79
80 .. warning::
81
82     Beware that this will return a false positive if interrupts are
83     disabled (see below).
84
85 Software Interrupt Context: Softirqs and Tasklets
86 -------------------------------------------------
87
88 Whenever a system call is about to return to userspace, or a hardware
89 interrupt handler exits, any 'software interrupts' which are marked
90 pending (usually by hardware interrupts) are run (``kernel/softirq.c``).
91
92 Much of the real interrupt handling work is done here. Early in the
93 transition to SMP, there were only 'bottom halves' (BHs), which didn't
94 take advantage of multiple CPUs. Shortly after we switched from wind-up
95 computers made of match-sticks and snot, we abandoned this limitation
96 and switched to 'softirqs'.
97
98 ``include/linux/interrupt.h`` lists the different softirqs. A very
99 important softirq is the timer softirq (``include/linux/timer.h``): you
100 can register to have it call functions for you in a given length of
101 time.
102
103 Softirqs are often a pain to deal with, since the same softirq will run
104 simultaneously on more than one CPU. For this reason, tasklets
105 (``include/linux/interrupt.h``) are more often used: they are
106 dynamically-registrable (meaning you can have as many as you want), and
107 they also guarantee that any tasklet will only run on one CPU at any
108 time, although different tasklets can run simultaneously.
109
110 .. warning::
111
112     The name 'tasklet' is misleading: they have nothing to do with
113     'tasks', and probably more to do with some bad vodka Alexey
114     Kuznetsov had at the time.
115
116 You can tell you are in a softirq (or tasklet) using the
117 :c:func:`in_softirq()` macro (``include/linux/preempt.h``).
118
119 .. warning::
120
121     Beware that this will return a false positive if a
122     :ref:`botton half lock <local_bh_disable>` is held.
123
124 Some Basic Rules
125 ================
126
127 No memory protection
128     If you corrupt memory, whether in user context or interrupt context,
129     the whole machine will crash. Are you sure you can't do what you
130     want in userspace?
131
132 No floating point or MMX
133     The FPU context is not saved; even in user context the FPU state
134     probably won't correspond with the current process: you would mess
135     with some user process' FPU state. If you really want to do this,
136     you would have to explicitly save/restore the full FPU state (and
137     avoid context switches). It is generally a bad idea; use fixed point
138     arithmetic first.
139
140 A rigid stack limit
141     Depending on configuration options the kernel stack is about 3K to
142     6K for most 32-bit architectures: it's about 14K on most 64-bit
143     archs, and often shared with interrupts so you can't use it all.
144     Avoid deep recursion and huge local arrays on the stack (allocate
145     them dynamically instead).
146
147 The Linux kernel is portable
148     Let's keep it that way. Your code should be 64-bit clean, and
149     endian-independent. You should also minimize CPU specific stuff,
150     e.g. inline assembly should be cleanly encapsulated and minimized to
151     ease porting. Generally it should be restricted to the
152     architecture-dependent part of the kernel tree.
153
154 ioctls: Not writing a new system call
155 =====================================
156
157 A system call generally looks like this::
158
159     asmlinkage long sys_mycall(int arg)
160     {
161             return 0;
162     }
163
164
165 First, in most cases you don't want to create a new system call. You
166 create a character device and implement an appropriate ioctl for it.
167 This is much more flexible than system calls, doesn't have to be entered
168 in every architecture's ``include/asm/unistd.h`` and
169 ``arch/kernel/entry.S`` file, and is much more likely to be accepted by
170 Linus.
171
172 If all your routine does is read or write some parameter, consider
173 implementing a :c:func:`sysfs()` interface instead.
174
175 Inside the ioctl you're in user context to a process. When a error
176 occurs you return a negated errno (see
177 ``include/uapi/asm-generic/errno-base.h``,
178 ``include/uapi/asm-generic/errno.h`` and ``include/linux/errno.h``),
179 otherwise you return 0.
180
181 After you slept you should check if a signal occurred: the Unix/Linux
182 way of handling signals is to temporarily exit the system call with the
183 ``-ERESTARTSYS`` error. The system call entry code will switch back to
184 user context, process the signal handler and then your system call will
185 be restarted (unless the user disabled that). So you should be prepared
186 to process the restart, e.g. if you're in the middle of manipulating
187 some data structure.
188
189 ::
190
191     if (signal_pending(current))
192             return -ERESTARTSYS;
193
194
195 If you're doing longer computations: first think userspace. If you
196 **really** want to do it in kernel you should regularly check if you need
197 to give up the CPU (remember there is cooperative multitasking per CPU).
198 Idiom::
199
200     cond_resched(); /* Will sleep */
201
202
203 A short note on interface design: the UNIX system call motto is "Provide
204 mechanism not policy".
205
206 Recipes for Deadlock
207 ====================
208
209 You cannot call any routines which may sleep, unless:
210
211 -  You are in user context.
212
213 -  You do not own any spinlocks.
214
215 -  You have interrupts enabled (actually, Andi Kleen says that the
216    scheduling code will enable them for you, but that's probably not
217    what you wanted).
218
219 Note that some functions may sleep implicitly: common ones are the user
220 space access functions (\*_user) and memory allocation functions
221 without ``GFP_ATOMIC``.
222
223 You should always compile your kernel ``CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP`` on,
224 and it will warn you if you break these rules. If you **do** break the
225 rules, you will eventually lock up your box.
226
227 Really.
228
229 Common Routines
230 ===============
231
232 :c:func:`printk()`
233 ------------------
234
235 Defined in ``include/linux/printk.h``
236
237 :c:func:`printk()` feeds kernel messages to the console, dmesg, and
238 the syslog daemon. It is useful for debugging and reporting errors, and
239 can be used inside interrupt context, but use with caution: a machine
240 which has its console flooded with printk messages is unusable. It uses
241 a format string mostly compatible with ANSI C printf, and C string
242 concatenation to give it a first "priority" argument::
243
244     printk(KERN_INFO "i = %u\n", i);
245
246
247 See ``include/linux/kern_levels.h``; for other ``KERN_`` values; these are
248 interpreted by syslog as the level. Special case: for printing an IP
249 address use::
250
251     __be32 ipaddress;
252     printk(KERN_INFO "my ip: %pI4\n", &ipaddress);
253
254
255 :c:func:`printk()` internally uses a 1K buffer and does not catch
256 overruns. Make sure that will be enough.
257
258 .. note::
259
260     You will know when you are a real kernel hacker when you start
261     typoing printf as printk in your user programs :)
262
263 .. note::
264
265     Another sidenote: the original Unix Version 6 sources had a comment
266     on top of its printf function: "Printf should not be used for
267     chit-chat". You should follow that advice.
268
269 :c:func:`copy_to_user()` / :c:func:`copy_from_user()` / :c:func:`get_user()` / :c:func:`put_user()`
270 ---------------------------------------------------------------------------------------------------
271
272 Defined in ``include/linux/uaccess.h`` / ``asm/uaccess.h``
273
274 **[SLEEPS]**
275
276 :c:func:`put_user()` and :c:func:`get_user()` are used to get
277 and put single values (such as an int, char, or long) from and to
278 userspace. A pointer into userspace should never be simply dereferenced:
279 data should be copied using these routines. Both return ``-EFAULT`` or
280 0.
281
282 :c:func:`copy_to_user()` and :c:func:`copy_from_user()` are
283 more general: they copy an arbitrary amount of data to and from
284 userspace.
285
286 .. warning::
287
288     Unlike :c:func:`put_user()` and :c:func:`get_user()`, they
289     return the amount of uncopied data (ie. 0 still means success).
290
291 [Yes, this moronic interface makes me cringe. The flamewar comes up
292 every year or so. --RR.]
293
294 The functions may sleep implicitly. This should never be called outside
295 user context (it makes no sense), with interrupts disabled, or a
296 spinlock held.
297
298 :c:func:`kmalloc()`/:c:func:`kfree()`
299 -------------------------------------
300
301 Defined in ``include/linux/slab.h``
302
303 **[MAY SLEEP: SEE BELOW]**
304
305 These routines are used to dynamically request pointer-aligned chunks of
306 memory, like malloc and free do in userspace, but
307 :c:func:`kmalloc()` takes an extra flag word. Important values:
308
309 ``GFP_KERNEL``
310     May sleep and swap to free memory. Only allowed in user context, but
311     is the most reliable way to allocate memory.
312
313 ``GFP_ATOMIC``
314     Don't sleep. Less reliable than ``GFP_KERNEL``, but may be called
315     from interrupt context. You should **really** have a good
316     out-of-memory error-handling strategy.
317
318 ``GFP_DMA``
319     Allocate ISA DMA lower than 16MB. If you don't know what that is you
320     don't need it. Very unreliable.
321
322 If you see a sleeping function called from invalid context warning
323 message, then maybe you called a sleeping allocation function from
324 interrupt context without ``GFP_ATOMIC``. You should really fix that.
325 Run, don't walk.
326
327 If you are allocating at least ``PAGE_SIZE`` (``asm/page.h`` or
328 ``asm/page_types.h``) bytes, consider using :c:func:`__get_free_pages()`
329 (``include/linux/gfp.h``). It takes an order argument (0 for page sized,
330 1 for double page, 2 for four pages etc.) and the same memory priority
331 flag word as above.
332
333 If you are allocating more than a page worth of bytes you can use
334 :c:func:`vmalloc()`. It'll allocate virtual memory in the kernel
335 map. This block is not contiguous in physical memory, but the MMU makes
336 it look like it is for you (so it'll only look contiguous to the CPUs,
337 not to external device drivers). If you really need large physically
338 contiguous memory for some weird device, you have a problem: it is
339 poorly supported in Linux because after some time memory fragmentation
340 in a running kernel makes it hard. The best way is to allocate the block
341 early in the boot process via the :c:func:`alloc_bootmem()`
342 routine.
343
344 Before inventing your own cache of often-used objects consider using a
345 slab cache in ``include/linux/slab.h``
346
347 :c:func:`current()`
348 -------------------
349
350 Defined in ``include/asm/current.h``
351
352 This global variable (really a macro) contains a pointer to the current
353 task structure, so is only valid in user context. For example, when a
354 process makes a system call, this will point to the task structure of
355 the calling process. It is **not NULL** in interrupt context.
356
357 :c:func:`mdelay()`/:c:func:`udelay()`
358 -------------------------------------
359
360 Defined in ``include/asm/delay.h`` / ``include/linux/delay.h``
361
362 The :c:func:`udelay()` and :c:func:`ndelay()` functions can be
363 used for small pauses. Do not use large values with them as you risk
364 overflow - the helper function :c:func:`mdelay()` is useful here, or
365 consider :c:func:`msleep()`.
366
367 :c:func:`cpu_to_be32()`/:c:func:`be32_to_cpu()`/:c:func:`cpu_to_le32()`/:c:func:`le32_to_cpu()`
368 -----------------------------------------------------------------------------------------------
369
370 Defined in ``include/asm/byteorder.h``
371
372 The :c:func:`cpu_to_be32()` family (where the "32" can be replaced
373 by 64 or 16, and the "be" can be replaced by "le") are the general way
374 to do endian conversions in the kernel: they return the converted value.
375 All variations supply the reverse as well:
376 :c:func:`be32_to_cpu()`, etc.
377
378 There are two major variations of these functions: the pointer
379 variation, such as :c:func:`cpu_to_be32p()`, which take a pointer
380 to the given type, and return the converted value. The other variation
381 is the "in-situ" family, such as :c:func:`cpu_to_be32s()`, which
382 convert value referred to by the pointer, and return void.
383
384 :c:func:`local_irq_save()`/:c:func:`local_irq_restore()`
385 --------------------------------------------------------
386
387 Defined in ``include/linux/irqflags.h``
388
389 These routines disable hard interrupts on the local CPU, and restore
390 them. They are reentrant; saving the previous state in their one
391 ``unsigned long flags`` argument. If you know that interrupts are
392 enabled, you can simply use :c:func:`local_irq_disable()` and
393 :c:func:`local_irq_enable()`.
394
395 .. _local_bh_disable:
396
397 :c:func:`local_bh_disable()`/:c:func:`local_bh_enable()`
398 --------------------------------------------------------
399
400 Defined in ``include/linux/bottom_half.h``
401
402
403 These routines disable soft interrupts on the local CPU, and restore
404 them. They are reentrant; if soft interrupts were disabled before, they
405 will still be disabled after this pair of functions has been called.
406 They prevent softirqs and tasklets from running on the current CPU.
407
408 :c:func:`smp_processor_id()`
409 ----------------------------
410
411 Defined in ``include/linux/smp.h``
412
413 :c:func:`get_cpu()` disables preemption (so you won't suddenly get
414 moved to another CPU) and returns the current processor number, between
415 0 and ``NR_CPUS``. Note that the CPU numbers are not necessarily
416 continuous. You return it again with :c:func:`put_cpu()` when you
417 are done.
418
419 If you know you cannot be preempted by another task (ie. you are in
420 interrupt context, or have preemption disabled) you can use
421 smp_processor_id().
422
423 ``__init``/``__exit``/``__initdata``
424 ------------------------------------
425
426 Defined in  ``include/linux/init.h``
427
428 After boot, the kernel frees up a special section; functions marked with
429 ``__init`` and data structures marked with ``__initdata`` are dropped
430 after boot is complete: similarly modules discard this memory after
431 initialization. ``__exit`` is used to declare a function which is only
432 required on exit: the function will be dropped if this file is not
433 compiled as a module. See the header file for use. Note that it makes no
434 sense for a function marked with ``__init`` to be exported to modules
435 with :c:func:`EXPORT_SYMBOL()` or :c:func:`EXPORT_SYMBOL_GPL()`- this
436 will break.
437
438 :c:func:`__initcall()`/:c:func:`module_init()`
439 ----------------------------------------------
440
441 Defined in  ``include/linux/init.h`` / ``include/linux/module.h``
442
443 Many parts of the kernel are well served as a module
444 (dynamically-loadable parts of the kernel). Using the
445 :c:func:`module_init()` and :c:func:`module_exit()` macros it
446 is easy to write code without #ifdefs which can operate both as a module
447 or built into the kernel.
448
449 The :c:func:`module_init()` macro defines which function is to be
450 called at module insertion time (if the file is compiled as a module),
451 or at boot time: if the file is not compiled as a module the
452 :c:func:`module_init()` macro becomes equivalent to
453 :c:func:`__initcall()`, which through linker magic ensures that
454 the function is called on boot.
455
456 The function can return a negative error number to cause module loading
457 to fail (unfortunately, this has no effect if the module is compiled
458 into the kernel). This function is called in user context with
459 interrupts enabled, so it can sleep.
460
461 :c:func:`module_exit()`
462 -----------------------
463
464
465 Defined in  ``include/linux/module.h``
466
467 This macro defines the function to be called at module removal time (or
468 never, in the case of the file compiled into the kernel). It will only
469 be called if the module usage count has reached zero. This function can
470 also sleep, but cannot fail: everything must be cleaned up by the time
471 it returns.
472
473 Note that this macro is optional: if it is not present, your module will
474 not be removable (except for 'rmmod -f').
475
476 :c:func:`try_module_get()`/:c:func:`module_put()`
477 -------------------------------------------------
478
479 Defined in ``include/linux/module.h``
480
481 These manipulate the module usage count, to protect against removal (a
482 module also can't be removed if another module uses one of its exported
483 symbols: see below). Before calling into module code, you should call
484 :c:func:`try_module_get()` on that module: if it fails, then the
485 module is being removed and you should act as if it wasn't there.
486 Otherwise, you can safely enter the module, and call
487 :c:func:`module_put()` when you're finished.
488
489 Most registerable structures have an owner field, such as in the
490 :c:type:`struct file_operations <file_operations>` structure.
491 Set this field to the macro ``THIS_MODULE``.
492
493 Wait Queues ``include/linux/wait.h``
494 ====================================
495
496 **[SLEEPS]**
497
498 A wait queue is used to wait for someone to wake you up when a certain
499 condition is true. They must be used carefully to ensure there is no
500 race condition. You declare a :c:type:`wait_queue_head_t`, and then processes
501 which want to wait for that condition declare a :c:type:`wait_queue_entry_t`
502 referring to themselves, and place that in the queue.
503
504 Declaring
505 ---------
506
507 You declare a ``wait_queue_head_t`` using the
508 :c:func:`DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD()` macro, or using the
509 :c:func:`init_waitqueue_head()` routine in your initialization
510 code.
511
512 Queuing
513 -------
514
515 Placing yourself in the waitqueue is fairly complex, because you must
516 put yourself in the queue before checking the condition. There is a
517 macro to do this: :c:func:`wait_event_interruptible()`
518 (``include/linux/wait.h``) The first argument is the wait queue head, and
519 the second is an expression which is evaluated; the macro returns 0 when
520 this expression is true, or ``-ERESTARTSYS`` if a signal is received. The
521 :c:func:`wait_event()` version ignores signals.
522
523 Waking Up Queued Tasks
524 ----------------------
525
526 Call :c:func:`wake_up()` (``include/linux/wait.h``), which will wake
527 up every process in the queue. The exception is if one has
528 ``TASK_EXCLUSIVE`` set, in which case the remainder of the queue will
529 not be woken. There are other variants of this basic function available
530 in the same header.
531
532 Atomic Operations
533 =================
534
535 Certain operations are guaranteed atomic on all platforms. The first
536 class of operations work on :c:type:`atomic_t` (``include/asm/atomic.h``);
537 this contains a signed integer (at least 32 bits long), and you must use
538 these functions to manipulate or read :c:type:`atomic_t` variables.
539 :c:func:`atomic_read()` and :c:func:`atomic_set()` get and set
540 the counter, :c:func:`atomic_add()`, :c:func:`atomic_sub()`,
541 :c:func:`atomic_inc()`, :c:func:`atomic_dec()`, and
542 :c:func:`atomic_dec_and_test()` (returns true if it was
543 decremented to zero).
544
545 Yes. It returns true (i.e. != 0) if the atomic variable is zero.
546
547 Note that these functions are slower than normal arithmetic, and so
548 should not be used unnecessarily.
549
550 The second class of atomic operations is atomic bit operations on an
551 ``unsigned long``, defined in ``include/linux/bitops.h``. These
552 operations generally take a pointer to the bit pattern, and a bit
553 number: 0 is the least significant bit. :c:func:`set_bit()`,
554 :c:func:`clear_bit()` and :c:func:`change_bit()` set, clear,
555 and flip the given bit. :c:func:`test_and_set_bit()`,
556 :c:func:`test_and_clear_bit()` and
557 :c:func:`test_and_change_bit()` do the same thing, except return
558 true if the bit was previously set; these are particularly useful for
559 atomically setting flags.
560
561 It is possible to call these operations with bit indices greater than
562 ``BITS_PER_LONG``. The resulting behavior is strange on big-endian
563 platforms though so it is a good idea not to do this.
564
565 Symbols
566 =======
567
568 Within the kernel proper, the normal linking rules apply (ie. unless a
569 symbol is declared to be file scope with the ``static`` keyword, it can
570 be used anywhere in the kernel). However, for modules, a special
571 exported symbol table is kept which limits the entry points to the
572 kernel proper. Modules can also export symbols.
573
574 :c:func:`EXPORT_SYMBOL()`
575 -------------------------
576
577 Defined in ``include/linux/export.h``
578
579 This is the classic method of exporting a symbol: dynamically loaded
580 modules will be able to use the symbol as normal.
581
582 :c:func:`EXPORT_SYMBOL_GPL()`
583 -----------------------------
584
585 Defined in ``include/linux/export.h``
586
587 Similar to :c:func:`EXPORT_SYMBOL()` except that the symbols
588 exported by :c:func:`EXPORT_SYMBOL_GPL()` can only be seen by
589 modules with a :c:func:`MODULE_LICENSE()` that specifies a GPL
590 compatible license. It implies that the function is considered an
591 internal implementation issue, and not really an interface. Some
592 maintainers and developers may however require EXPORT_SYMBOL_GPL()
593 when adding any new APIs or functionality.
594
595 Routines and Conventions
596 ========================
597
598 Double-linked lists ``include/linux/list.h``
599 --------------------------------------------
600
601 There used to be three sets of linked-list routines in the kernel
602 headers, but this one is the winner. If you don't have some particular
603 pressing need for a single list, it's a good choice.
604
605 In particular, :c:func:`list_for_each_entry()` is useful.
606
607 Return Conventions
608 ------------------
609
610 For code called in user context, it's very common to defy C convention,
611 and return 0 for success, and a negative error number (eg. ``-EFAULT``) for
612 failure. This can be unintuitive at first, but it's fairly widespread in
613 the kernel.
614
615 Using :c:func:`ERR_PTR()` (``include/linux/err.h``) to encode a
616 negative error number into a pointer, and :c:func:`IS_ERR()` and
617 :c:func:`PTR_ERR()` to get it back out again: avoids a separate
618 pointer parameter for the error number. Icky, but in a good way.
619
620 Breaking Compilation
621 --------------------
622
623 Linus and the other developers sometimes change function or structure
624 names in development kernels; this is not done just to keep everyone on
625 their toes: it reflects a fundamental change (eg. can no longer be
626 called with interrupts on, or does extra checks, or doesn't do checks
627 which were caught before). Usually this is accompanied by a fairly
628 complete note to the linux-kernel mailing list; search the archive.
629 Simply doing a global replace on the file usually makes things **worse**.
630
631 Initializing structure members
632 ------------------------------
633
634 The preferred method of initializing structures is to use designated
635 initialisers, as defined by ISO C99, eg::
636
637     static struct block_device_operations opt_fops = {
638             .open               = opt_open,
639             .release            = opt_release,
640             .ioctl              = opt_ioctl,
641             .check_media_change = opt_media_change,
642     };
643
644
645 This makes it easy to grep for, and makes it clear which structure
646 fields are set. You should do this because it looks cool.
647
648 GNU Extensions
649 --------------
650
651 GNU Extensions are explicitly allowed in the Linux kernel. Note that
652 some of the more complex ones are not very well supported, due to lack
653 of general use, but the following are considered standard (see the GCC
654 info page section "C Extensions" for more details - Yes, really the info
655 page, the man page is only a short summary of the stuff in info).
656
657 -  Inline functions
658
659 -  Statement expressions (ie. the ({ and }) constructs).
660
661 -  Declaring attributes of a function / variable / type
662    (__attribute__)
663
664 -  typeof
665
666 -  Zero length arrays
667
668 -  Macro varargs
669
670 -  Arithmetic on void pointers
671
672 -  Non-Constant initializers
673
674 -  Assembler Instructions (not outside arch/ and include/asm/)
675
676 -  Function names as strings (__func__).
677
678 -  __builtin_constant_p()
679
680 Be wary when using long long in the kernel, the code gcc generates for
681 it is horrible and worse: division and multiplication does not work on
682 i386 because the GCC runtime functions for it are missing from the
683 kernel environment.
684
685 C++
686 ---
687
688 Using C++ in the kernel is usually a bad idea, because the kernel does
689 not provide the necessary runtime environment and the include files are
690 not tested for it. It is still possible, but not recommended. If you
691 really want to do this, forget about exceptions at least.
692
693 #if
694 ---
695
696 It is generally considered cleaner to use macros in header files (or at
697 the top of .c files) to abstract away functions rather than using \`#if'
698 pre-processor statements throughout the source code.
699
700 Putting Your Stuff in the Kernel
701 ================================
702
703 In order to get your stuff into shape for official inclusion, or even to
704 make a neat patch, there's administrative work to be done:
705
706 -  Figure out whose pond you've been pissing in. Look at the top of the
707    source files, inside the ``MAINTAINERS`` file, and last of all in the
708    ``CREDITS`` file. You should coordinate with this person to make sure
709    you're not duplicating effort, or trying something that's already
710    been rejected.
711
712    Make sure you put your name and EMail address at the top of any files
713    you create or mangle significantly. This is the first place people
714    will look when they find a bug, or when **they** want to make a change.
715
716 -  Usually you want a configuration option for your kernel hack. Edit
717    ``Kconfig`` in the appropriate directory. The Config language is
718    simple to use by cut and paste, and there's complete documentation in
719    ``Documentation/kbuild/kconfig-language.txt``.
720
721    In your description of the option, make sure you address both the
722    expert user and the user who knows nothing about your feature.
723    Mention incompatibilities and issues here. **Definitely** end your
724    description with “if in doubt, say N” (or, occasionally, \`Y'); this
725    is for people who have no idea what you are talking about.
726
727 -  Edit the ``Makefile``: the CONFIG variables are exported here so you
728    can usually just add a "obj-$(CONFIG_xxx) += xxx.o" line. The syntax
729    is documented in ``Documentation/kbuild/makefiles.txt``.
730
731 -  Put yourself in ``CREDITS`` if you've done something noteworthy,
732    usually beyond a single file (your name should be at the top of the
733    source files anyway). ``MAINTAINERS`` means you want to be consulted
734    when changes are made to a subsystem, and hear about bugs; it implies
735    a more-than-passing commitment to some part of the code.
736
737 -  Finally, don't forget to read
738    ``Documentation/process/submitting-patches.rst`` and possibly
739    ``Documentation/process/submitting-drivers.rst``.
740
741 Kernel Cantrips
742 ===============
743
744 Some favorites from browsing the source. Feel free to add to this list.
745
746 ``arch/x86/include/asm/delay.h``::
747
748     #define ndelay(n) (__builtin_constant_p(n) ? \
749             ((n) > 20000 ? __bad_ndelay() : __const_udelay((n) * 5ul)) : \
750             __ndelay(n))
751
752
753 ``include/linux/fs.h``::
754
755     /*
756      * Kernel pointers have redundant information, so we can use a
757      * scheme where we can return either an error code or a dentry
758      * pointer with the same return value.
759      *
760      * This should be a per-architecture thing, to allow different
761      * error and pointer decisions.
762      */
763      #define ERR_PTR(err)    ((void *)((long)(err)))
764      #define PTR_ERR(ptr)    ((long)(ptr))
765      #define IS_ERR(ptr)     ((unsigned long)(ptr) > (unsigned long)(-1000))
766
767 ``arch/x86/include/asm/uaccess_32.h:``::
768
769     #define copy_to_user(to,from,n)                         \
770             (__builtin_constant_p(n) ?                      \
771              __constant_copy_to_user((to),(from),(n)) :     \
772              __generic_copy_to_user((to),(from),(n)))
773
774
775 ``arch/sparc/kernel/head.S:``::
776
777     /*
778      * Sun people can't spell worth damn. "compatability" indeed.
779      * At least we *know* we can't spell, and use a spell-checker.
780      */
781
782     /* Uh, actually Linus it is I who cannot spell. Too much murky
783      * Sparc assembly will do this to ya.
784      */
785     C_LABEL(cputypvar):
786             .asciz "compatibility"
787
788     /* Tested on SS-5, SS-10. Probably someone at Sun applied a spell-checker. */
789             .align 4
790     C_LABEL(cputypvar_sun4m):
791             .asciz "compatible"
792
793
794 ``arch/sparc/lib/checksum.S:``::
795
796             /* Sun, you just can't beat me, you just can't.  Stop trying,
797              * give up.  I'm serious, I am going to kick the living shit
798              * out of you, game over, lights out.
799              */
800
801
802 Thanks
803 ======
804
805 Thanks to Andi Kleen for the idea, answering my questions, fixing my
806 mistakes, filling content, etc. Philipp Rumpf for more spelling and
807 clarity fixes, and some excellent non-obvious points. Werner Almesberger
808 for giving me a great summary of :c:func:`disable_irq()`, and Jes
809 Sorensen and Andrea Arcangeli added caveats. Michael Elizabeth Chastain
810 for checking and adding to the Configure section. Telsa Gwynne for
811 teaching me DocBook.