Merge tag 'clk-for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/clk/linux
[sfrench/cifs-2.6.git] / Documentation / process / howto.rst
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10 If anything in this document becomes out of date, please send in patches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 file
61 COPYING in the main directory of the source tree. The Linux kernel licensing
62 rules and how to use `SPDX <https://spdx.org/>`_ identifiers in source code are
63 descibed in :ref:`Documentation/process/license-rules.rst <kernel_licensing>`.
64 If you have further questions about the license, please contact a lawyer, and do
65 not ask on the Linux kernel mailing list.  The people on the mailing lists are
66 not lawyers, and you should not rely on their statements on legal matters.
67
68 For common questions and answers about the GPL, please see:
69
70         https://www.gnu.org/licenses/gpl-faq.html
71
72
73 Documentation
74 -------------
75
76 The Linux kernel source tree has a large range of documents that are
77 invaluable for learning how to interact with the kernel community.  When
78 new features are added to the kernel, it is recommended that new
79 documentation files are also added which explain how to use the feature.
80 When a kernel change causes the interface that the kernel exposes to
81 userspace to change, it is recommended that you send the information or
82 a patch to the manual pages explaining the change to the manual pages
83 maintainer at mtk.manpages@gmail.com, and CC the list
84 linux-api@vger.kernel.org.
85
86 Here is a list of files that are in the kernel source tree that are
87 required reading:
88
89   :ref:`Documentation/admin-guide/README.rst <readme>`
90     This file gives a short background on the Linux kernel and describes
91     what is necessary to do to configure and build the kernel.  People
92     who are new to the kernel should start here.
93
94   :ref:`Documentation/process/changes.rst <changes>`
95     This file gives a list of the minimum levels of various software
96     packages that are necessary to build and run the kernel
97     successfully.
98
99   :ref:`Documentation/process/coding-style.rst <codingstyle>`
100     This describes the Linux kernel coding style, and some of the
101     rationale behind it. All new code is expected to follow the
102     guidelines in this document. Most maintainers will only accept
103     patches if these rules are followed, and many people will only
104     review code if it is in the proper style.
105
106   :ref:`Documentation/process/submitting-patches.rst <submittingpatches>` and :ref:`Documentation/process/submitting-drivers.rst <submittingdrivers>`
107     These files describe in explicit detail how to successfully create
108     and send a patch, including (but not limited to):
109
110        - Email contents
111        - Email format
112        - Who to send it to
113
114     Following these rules will not guarantee success (as all patches are
115     subject to scrutiny for content and style), but not following them
116     will almost always prevent it.
117
118     Other excellent descriptions of how to create patches properly are:
119
120         "The Perfect Patch"
121                 https://www.ozlabs.org/~akpm/stuff/tpp.txt
122
123         "Linux kernel patch submission format"
124                 http://linux.yyz.us/patch-format.html
125
126   :ref:`Documentation/process/stable-api-nonsense.rst <stable_api_nonsense>`
127     This file describes the rationale behind the conscious decision to
128     not have a stable API within the kernel, including things like:
129
130       - Subsystem shim-layers (for compatibility?)
131       - Driver portability between Operating Systems.
132       - Mitigating rapid change within the kernel source tree (or
133         preventing rapid change)
134
135     This document is crucial for understanding the Linux development
136     philosophy and is very important for people moving to Linux from
137     development on other Operating Systems.
138
139   :ref:`Documentation/admin-guide/security-bugs.rst <securitybugs>`
140     If you feel you have found a security problem in the Linux kernel,
141     please follow the steps in this document to help notify the kernel
142     developers, and help solve the issue.
143
144   :ref:`Documentation/process/management-style.rst <managementstyle>`
145     This document describes how Linux kernel maintainers operate and the
146     shared ethos behind their methodologies.  This is important reading
147     for anyone new to kernel development (or anyone simply curious about
148     it), as it resolves a lot of common misconceptions and confusion
149     about the unique behavior of kernel maintainers.
150
151   :ref:`Documentation/process/stable-kernel-rules.rst <stable_kernel_rules>`
152     This file describes the rules on how the stable kernel releases
153     happen, and what to do if you want to get a change into one of these
154     releases.
155
156   :ref:`Documentation/process/kernel-docs.rst <kernel_docs>`
157     A list of external documentation that pertains to kernel
158     development.  Please consult this list if you do not find what you
159     are looking for within the in-kernel documentation.
160
161   :ref:`Documentation/process/applying-patches.rst <applying_patches>`
162     A good introduction describing exactly what a patch is and how to
163     apply it to the different development branches of the kernel.
164
165 The kernel also has a large number of documents that can be
166 automatically generated from the source code itself or from
167 ReStructuredText markups (ReST), like this one. This includes a
168 full description of the in-kernel API, and rules on how to handle
169 locking properly.
170
171 All such documents can be generated as PDF or HTML by running::
172
173         make pdfdocs
174         make htmldocs
175
176 respectively from the main kernel source directory.
177
178 The documents that uses ReST markup will be generated at Documentation/output.
179 They can also be generated on LaTeX and ePub formats with::
180
181         make latexdocs
182         make epubdocs
183
184 Becoming A Kernel Developer
185 ---------------------------
186
187 If you do not know anything about Linux kernel development, you should
188 look at the Linux KernelNewbies project:
189
190         https://kernelnewbies.org
191
192 It consists of a helpful mailing list where you can ask almost any type
193 of basic kernel development question (make sure to search the archives
194 first, before asking something that has already been answered in the
195 past.)  It also has an IRC channel that you can use to ask questions in
196 real-time, and a lot of helpful documentation that is useful for
197 learning about Linux kernel development.
198
199 The website has basic information about code organization, subsystems,
200 and current projects (both in-tree and out-of-tree). It also describes
201 some basic logistical information, like how to compile a kernel and
202 apply a patch.
203
204 If you do not know where you want to start, but you want to look for
205 some task to start doing to join into the kernel development community,
206 go to the Linux Kernel Janitor's project:
207
208         https://kernelnewbies.org/KernelJanitors
209
210 It is a great place to start.  It describes a list of relatively simple
211 problems that need to be cleaned up and fixed within the Linux kernel
212 source tree.  Working with the developers in charge of this project, you
213 will learn the basics of getting your patch into the Linux kernel tree,
214 and possibly be pointed in the direction of what to go work on next, if
215 you do not already have an idea.
216
217 Before making any actual modifications to the Linux kernel code, it is
218 imperative to understand how the code in question works.  For this
219 purpose, nothing is better than reading through it directly (most tricky
220 bits are commented well), perhaps even with the help of specialized
221 tools.  One such tool that is particularly recommended is the Linux
222 Cross-Reference project, which is able to present source code in a
223 self-referential, indexed webpage format. An excellent up-to-date
224 repository of the kernel code may be found at:
225
226         http://lxr.free-electrons.com/
227
228
229 The development process
230 -----------------------
231
232 Linux kernel development process currently consists of a few different
233 main kernel "branches" and lots of different subsystem-specific kernel
234 branches.  These different branches are:
235
236   - main 4.x kernel tree
237   - 4.x.y -stable kernel tree
238   - 4.x -git kernel patches
239   - subsystem specific kernel trees and patches
240   - the 4.x -next kernel tree for integration tests
241
242 4.x kernel tree
243 ~~~~~~~~~~~~~~~
244
245 4.x kernels are maintained by Linus Torvalds, and can be found on
246 https://kernel.org in the pub/linux/kernel/v4.x/ directory.  Its development
247 process is as follows:
248
249   - As soon as a new kernel is released a two weeks window is open,
250     during this period of time maintainers can submit big diffs to
251     Linus, usually the patches that have already been included in the
252     -next kernel for a few weeks.  The preferred way to submit big changes
253     is using git (the kernel's source management tool, more information
254     can be found at https://git-scm.com/) but plain patches are also just
255     fine.
256   - After two weeks a -rc1 kernel is released and the focus is on making the
257     new kernel as rock solid as possible.  Most of the patches at this point
258     should fix a regression.  Bugs that have always existed are not
259     regressions, so only push these kinds of fixes if they are important.
260     Please note that a whole new driver (or filesystem) might be accepted
261     after -rc1 because there is no risk of causing regressions with such a
262     change as long as the change is self-contained and does not affect areas
263     outside of the code that is being added.  git can be used to send
264     patches to Linus after -rc1 is released, but the patches need to also be
265     sent to a public mailing list for review.
266   - A new -rc is released whenever Linus deems the current git tree to
267     be in a reasonably sane state adequate for testing.  The goal is to
268     release a new -rc kernel every week.
269   - Process continues until the kernel is considered "ready", the
270     process should last around 6 weeks.
271
272 It is worth mentioning what Andrew Morton wrote on the linux-kernel
273 mailing list about kernel releases:
274
275         *"Nobody knows when a kernel will be released, because it's
276         released according to perceived bug status, not according to a
277         preconceived timeline."*
278
279 4.x.y -stable kernel tree
280 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
281
282 Kernels with 3-part versions are -stable kernels. They contain
283 relatively small and critical fixes for security problems or significant
284 regressions discovered in a given 4.x kernel.
285
286 This is the recommended branch for users who want the most recent stable
287 kernel and are not interested in helping test development/experimental
288 versions.
289
290 If no 4.x.y kernel is available, then the highest numbered 4.x
291 kernel is the current stable kernel.
292
293 4.x.y are maintained by the "stable" team <stable@vger.kernel.org>, and
294 are released as needs dictate.  The normal release period is approximately
295 two weeks, but it can be longer if there are no pressing problems.  A
296 security-related problem, instead, can cause a release to happen almost
297 instantly.
298
299 The file Documentation/process/stable-kernel-rules.rst in the kernel tree
300 documents what kinds of changes are acceptable for the -stable tree, and
301 how the release process works.
302
303 4.x -git patches
304 ~~~~~~~~~~~~~~~~
305
306 These are daily snapshots of Linus' kernel tree which are managed in a
307 git repository (hence the name.) These patches are usually released
308 daily and represent the current state of Linus' tree.  They are more
309 experimental than -rc kernels since they are generated automatically
310 without even a cursory glance to see if they are sane.
311
312 Subsystem Specific kernel trees and patches
313 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
314
315 The maintainers of the various kernel subsystems --- and also many
316 kernel subsystem developers --- expose their current state of
317 development in source repositories.  That way, others can see what is
318 happening in the different areas of the kernel.  In areas where
319 development is rapid, a developer may be asked to base his submissions
320 onto such a subsystem kernel tree so that conflicts between the
321 submission and other already ongoing work are avoided.
322
323 Most of these repositories are git trees, but there are also other SCMs
324 in use, or patch queues being published as quilt series.  Addresses of
325 these subsystem repositories are listed in the MAINTAINERS file.  Many
326 of them can be browsed at https://git.kernel.org/.
327
328 Before a proposed patch is committed to such a subsystem tree, it is
329 subject to review which primarily happens on mailing lists (see the
330 respective section below).  For several kernel subsystems, this review
331 process is tracked with the tool patchwork.  Patchwork offers a web
332 interface which shows patch postings, any comments on a patch or
333 revisions to it, and maintainers can mark patches as under review,
334 accepted, or rejected.  Most of these patchwork sites are listed at
335 https://patchwork.kernel.org/.
336
337 4.x -next kernel tree for integration tests
338 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
339
340 Before updates from subsystem trees are merged into the mainline 4.x
341 tree, they need to be integration-tested.  For this purpose, a special
342 testing repository exists into which virtually all subsystem trees are
343 pulled on an almost daily basis:
344
345         https://git.kernel.org/?p=linux/kernel/git/next/linux-next.git
346
347 This way, the -next kernel gives a summary outlook onto what will be
348 expected to go into the mainline kernel at the next merge period.
349 Adventurous testers are very welcome to runtime-test the -next kernel.
350
351
352 Bug Reporting
353 -------------
354
355 https://bugzilla.kernel.org is where the Linux kernel developers track kernel
356 bugs.  Users are encouraged to report all bugs that they find in this
357 tool.  For details on how to use the kernel bugzilla, please see:
358
359         https://bugzilla.kernel.org/page.cgi?id=faq.html
360
361 The file admin-guide/reporting-bugs.rst in the main kernel source directory has a good
362 template for how to report a possible kernel bug, and details what kind
363 of information is needed by the kernel developers to help track down the
364 problem.
365
366
367 Managing bug reports
368 --------------------
369
370 One of the best ways to put into practice your hacking skills is by fixing
371 bugs reported by other people. Not only you will help to make the kernel
372 more stable, you'll learn to fix real world problems and you will improve
373 your skills, and other developers will be aware of your presence. Fixing
374 bugs is one of the best ways to get merits among other developers, because
375 not many people like wasting time fixing other people's bugs.
376
377 To work in the already reported bug reports, go to https://bugzilla.kernel.org.
378
379
380 Mailing lists
381 -------------
382
383 As some of the above documents describe, the majority of the core kernel
384 developers participate on the Linux Kernel Mailing list.  Details on how
385 to subscribe and unsubscribe from the list can be found at:
386
387         http://vger.kernel.org/vger-lists.html#linux-kernel
388
389 There are archives of the mailing list on the web in many different
390 places.  Use a search engine to find these archives.  For example:
391
392         http://dir.gmane.org/gmane.linux.kernel
393
394 It is highly recommended that you search the archives about the topic
395 you want to bring up, before you post it to the list. A lot of things
396 already discussed in detail are only recorded at the mailing list
397 archives.
398
399 Most of the individual kernel subsystems also have their own separate
400 mailing list where they do their development efforts.  See the
401 MAINTAINERS file for a list of what these lists are for the different
402 groups.
403
404 Many of the lists are hosted on kernel.org. Information on them can be
405 found at:
406
407         http://vger.kernel.org/vger-lists.html
408
409 Please remember to follow good behavioral habits when using the lists.
410 Though a bit cheesy, the following URL has some simple guidelines for
411 interacting with the list (or any list):
412
413         http://www.albion.com/netiquette/
414
415 If multiple people respond to your mail, the CC: list of recipients may
416 get pretty large. Don't remove anybody from the CC: list without a good
417 reason, or don't reply only to the list address. Get used to receiving the
418 mail twice, one from the sender and the one from the list, and don't try
419 to tune that by adding fancy mail-headers, people will not like it.
420
421 Remember to keep the context and the attribution of your replies intact,
422 keep the "John Kernelhacker wrote ...:" lines at the top of your reply, and
423 add your statements between the individual quoted sections instead of
424 writing at the top of the mail.
425
426 If you add patches to your mail, make sure they are plain readable text
427 as stated in Documentation/process/submitting-patches.rst.
428 Kernel developers don't want to deal with
429 attachments or compressed patches; they may want to comment on
430 individual lines of your patch, which works only that way. Make sure you
431 use a mail program that does not mangle spaces and tab characters. A
432 good first test is to send the mail to yourself and try to apply your
433 own patch by yourself. If that doesn't work, get your mail program fixed
434 or change it until it works.
435
436 Above all, please remember to show respect to other subscribers.
437
438
439 Working with the community
440 --------------------------
441
442 The goal of the kernel community is to provide the best possible kernel
443 there is.  When you submit a patch for acceptance, it will be reviewed
444 on its technical merits and those alone.  So, what should you be
445 expecting?
446
447   - criticism
448   - comments
449   - requests for change
450   - requests for justification
451   - silence
452
453 Remember, this is part of getting your patch into the kernel.  You have
454 to be able to take criticism and comments about your patches, evaluate
455 them at a technical level and either rework your patches or provide
456 clear and concise reasoning as to why those changes should not be made.
457 If there are no responses to your posting, wait a few days and try
458 again, sometimes things get lost in the huge volume.
459
460 What should you not do?
461
462   - expect your patch to be accepted without question
463   - become defensive
464   - ignore comments
465   - resubmit the patch without making any of the requested changes
466
467 In a community that is looking for the best technical solution possible,
468 there will always be differing opinions on how beneficial a patch is.
469 You have to be cooperative, and willing to adapt your idea to fit within
470 the kernel.  Or at least be willing to prove your idea is worth it.
471 Remember, being wrong is acceptable as long as you are willing to work
472 toward a solution that is right.
473
474 It is normal that the answers to your first patch might simply be a list
475 of a dozen things you should correct.  This does **not** imply that your
476 patch will not be accepted, and it is **not** meant against you
477 personally.  Simply correct all issues raised against your patch and
478 resend it.
479
480
481 Differences between the kernel community and corporate structures
482 -----------------------------------------------------------------
483
484 The kernel community works differently than most traditional corporate
485 development environments.  Here are a list of things that you can try to
486 do to avoid problems:
487
488   Good things to say regarding your proposed changes:
489
490     - "This solves multiple problems."
491     - "This deletes 2000 lines of code."
492     - "Here is a patch that explains what I am trying to describe."
493     - "I tested it on 5 different architectures..."
494     - "Here is a series of small patches that..."
495     - "This increases performance on typical machines..."
496
497   Bad things you should avoid saying:
498
499     - "We did it this way in AIX/ptx/Solaris, so therefore it must be
500       good..."
501     - "I've being doing this for 20 years, so..."
502     - "This is required for my company to make money"
503     - "This is for our Enterprise product line."
504     - "Here is my 1000 page design document that describes my idea"
505     - "I've been working on this for 6 months..."
506     - "Here's a 5000 line patch that..."
507     - "I rewrote all of the current mess, and here it is..."
508     - "I have a deadline, and this patch needs to be applied now."
509
510 Another way the kernel community is different than most traditional
511 software engineering work environments is the faceless nature of
512 interaction.  One benefit of using email and irc as the primary forms of
513 communication is the lack of discrimination based on gender or race.
514 The Linux kernel work environment is accepting of women and minorities
515 because all you are is an email address.  The international aspect also
516 helps to level the playing field because you can't guess gender based on
517 a person's name. A man may be named Andrea and a woman may be named Pat.
518 Most women who have worked in the Linux kernel and have expressed an
519 opinion have had positive experiences.
520
521 The language barrier can cause problems for some people who are not
522 comfortable with English.  A good grasp of the language can be needed in
523 order to get ideas across properly on mailing lists, so it is
524 recommended that you check your emails to make sure they make sense in
525 English before sending them.
526
527
528 Break up your changes
529 ---------------------
530
531 The Linux kernel community does not gladly accept large chunks of code
532 dropped on it all at once.  The changes need to be properly introduced,
533 discussed, and broken up into tiny, individual portions.  This is almost
534 the exact opposite of what companies are used to doing.  Your proposal
535 should also be introduced very early in the development process, so that
536 you can receive feedback on what you are doing.  It also lets the
537 community feel that you are working with them, and not simply using them
538 as a dumping ground for your feature.  However, don't send 50 emails at
539 one time to a mailing list, your patch series should be smaller than
540 that almost all of the time.
541
542 The reasons for breaking things up are the following:
543
544 1) Small patches increase the likelihood that your patches will be
545    applied, since they don't take much time or effort to verify for
546    correctness.  A 5 line patch can be applied by a maintainer with
547    barely a second glance. However, a 500 line patch may take hours to
548    review for correctness (the time it takes is exponentially
549    proportional to the size of the patch, or something).
550
551    Small patches also make it very easy to debug when something goes
552    wrong.  It's much easier to back out patches one by one than it is
553    to dissect a very large patch after it's been applied (and broken
554    something).
555
556 2) It's important not only to send small patches, but also to rewrite
557    and simplify (or simply re-order) patches before submitting them.
558
559 Here is an analogy from kernel developer Al Viro:
560
561         *"Think of a teacher grading homework from a math student.  The
562         teacher does not want to see the student's trials and errors
563         before they came up with the solution. They want to see the
564         cleanest, most elegant answer.  A good student knows this, and
565         would never submit her intermediate work before the final
566         solution.*
567
568         *The same is true of kernel development. The maintainers and
569         reviewers do not want to see the thought process behind the
570         solution to the problem one is solving. They want to see a
571         simple and elegant solution."*
572
573 It may be challenging to keep the balance between presenting an elegant
574 solution and working together with the community and discussing your
575 unfinished work. Therefore it is good to get early in the process to
576 get feedback to improve your work, but also keep your changes in small
577 chunks that they may get already accepted, even when your whole task is
578 not ready for inclusion now.
579
580 Also realize that it is not acceptable to send patches for inclusion
581 that are unfinished and will be "fixed up later."
582
583
584 Justify your change
585 -------------------
586
587 Along with breaking up your patches, it is very important for you to let
588 the Linux community know why they should add this change.  New features
589 must be justified as being needed and useful.
590
591
592 Document your change
593 --------------------
594
595 When sending in your patches, pay special attention to what you say in
596 the text in your email.  This information will become the ChangeLog
597 information for the patch, and will be preserved for everyone to see for
598 all time.  It should describe the patch completely, containing:
599
600   - why the change is necessary
601   - the overall design approach in the patch
602   - implementation details
603   - testing results
604
605 For more details on what this should all look like, please see the
606 ChangeLog section of the document:
607
608   "The Perfect Patch"
609       http://www.ozlabs.org/~akpm/stuff/tpp.txt
610
611
612 All of these things are sometimes very hard to do. It can take years to
613 perfect these practices (if at all). It's a continuous process of
614 improvement that requires a lot of patience and determination. But
615 don't give up, it's possible. Many have done it before, and each had to
616 start exactly where you are now.
617
618
619
620
621 ----------
622
623 Thanks to Paolo Ciarrocchi who allowed the "Development Process"
624 (https://lwn.net/Articles/94386/) section
625 to be based on text he had written, and to Randy Dunlap and Gerrit
626 Huizenga for some of the list of things you should and should not say.
627 Also thanks to Pat Mochel, Hanna Linder, Randy Dunlap, Kay Sievers,
628 Vojtech Pavlik, Jan Kara, Josh Boyer, Kees Cook, Andrew Morton, Andi
629 Kleen, Vadim Lobanov, Jesper Juhl, Adrian Bunk, Keri Harris, Frans Pop,
630 David A. Wheeler, Junio Hamano, Michael Kerrisk, and Alex Shepard for
631 their review, comments, and contributions.  Without their help, this
632 document would not have been possible.
633
634
635
636 Maintainer: Greg Kroah-Hartman <greg@kroah.com>