Merge branch 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/viro/vfs-2.6
[linux-2.6] / Documentation / DocBook / kernel-api.tmpl
1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2 <!DOCTYPE book PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook XML V4.1.2//EN"
3         "http://www.oasis-open.org/docbook/xml/4.1.2/docbookx.dtd" []>
4
5 <book id="LinuxKernelAPI">
6  <bookinfo>
7   <title>The Linux Kernel API</title>
8   
9   <legalnotice>
10    <para>
11      This documentation is free software; you can redistribute
12      it and/or modify it under the terms of the GNU General Public
13      License as published by the Free Software Foundation; either
14      version 2 of the License, or (at your option) any later
15      version.
16    </para>
17       
18    <para>
19      This program is distributed in the hope that it will be
20      useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied
21      warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
22      See the GNU General Public License for more details.
23    </para>
24       
25    <para>
26      You should have received a copy of the GNU General Public
27      License along with this program; if not, write to the Free
28      Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
29      MA 02111-1307 USA
30    </para>
31       
32    <para>
33      For more details see the file COPYING in the source
34      distribution of Linux.
35    </para>
36   </legalnotice>
37  </bookinfo>
38
39 <toc></toc>
40
41   <chapter id="Basics">
42      <title>Driver Basics</title>
43      <sect1><title>Driver Entry and Exit points</title>
44 !Iinclude/linux/init.h
45      </sect1>
46
47      <sect1><title>Atomic and pointer manipulation</title>
48 !Iinclude/asm-x86/atomic_32.h
49 !Iinclude/asm-x86/unaligned.h
50      </sect1>
51
52      <sect1><title>Delaying, scheduling, and timer routines</title>
53 !Iinclude/linux/sched.h
54 !Ekernel/sched.c
55 !Ekernel/timer.c
56      </sect1>
57      <sect1><title>High-resolution timers</title>
58 !Iinclude/linux/ktime.h
59 !Iinclude/linux/hrtimer.h
60 !Ekernel/hrtimer.c
61      </sect1>
62      <sect1><title>Workqueues and Kevents</title>
63 !Ekernel/workqueue.c
64      </sect1>
65      <sect1><title>Internal Functions</title>
66 !Ikernel/exit.c
67 !Ikernel/signal.c
68 !Iinclude/linux/kthread.h
69 !Ekernel/kthread.c
70      </sect1>
71
72      <sect1><title>Kernel objects manipulation</title>
73 <!--
74 X!Iinclude/linux/kobject.h
75 -->
76 !Elib/kobject.c
77      </sect1>
78
79      <sect1><title>Kernel utility functions</title>
80 !Iinclude/linux/kernel.h
81 !Ekernel/printk.c
82 !Ekernel/panic.c
83 !Ekernel/sys.c
84 !Ekernel/rcupdate.c
85      </sect1>
86
87      <sect1><title>Device Resource Management</title>
88 !Edrivers/base/devres.c
89      </sect1>
90
91   </chapter>
92
93   <chapter id="adt">
94      <title>Data Types</title>
95      <sect1><title>Doubly Linked Lists</title>
96 !Iinclude/linux/list.h
97      </sect1>
98   </chapter>
99
100   <chapter id="libc">
101      <title>Basic C Library Functions</title>
102
103      <para>
104        When writing drivers, you cannot in general use routines which are
105        from the C Library.  Some of the functions have been found generally
106        useful and they are listed below.  The behaviour of these functions
107        may vary slightly from those defined by ANSI, and these deviations
108        are noted in the text.
109      </para>
110
111      <sect1><title>String Conversions</title>
112 !Ilib/vsprintf.c
113 !Elib/vsprintf.c
114      </sect1>
115      <sect1><title>String Manipulation</title>
116 <!-- All functions are exported at now
117 X!Ilib/string.c
118  -->
119 !Elib/string.c
120      </sect1>
121      <sect1><title>Bit Operations</title>
122 !Iinclude/asm-x86/bitops_32.h
123      </sect1>
124   </chapter>
125
126   <chapter id="kernel-lib">
127      <title>Basic Kernel Library Functions</title>
128
129      <para>
130        The Linux kernel provides more basic utility functions.
131      </para>
132
133      <sect1><title>Bitmap Operations</title>
134 !Elib/bitmap.c
135 !Ilib/bitmap.c
136      </sect1>
137
138      <sect1><title>Command-line Parsing</title>
139 !Elib/cmdline.c
140      </sect1>
141
142      <sect1 id="crc"><title>CRC Functions</title>
143 !Elib/crc7.c
144 !Elib/crc16.c
145 !Elib/crc-itu-t.c
146 !Elib/crc32.c
147 !Elib/crc-ccitt.c
148      </sect1>
149   </chapter>
150
151   <chapter id="mm">
152      <title>Memory Management in Linux</title>
153      <sect1><title>The Slab Cache</title>
154 !Iinclude/linux/slab.h
155 !Emm/slab.c
156      </sect1>
157      <sect1><title>User Space Memory Access</title>
158 !Iinclude/asm-x86/uaccess_32.h
159 !Earch/x86/lib/usercopy_32.c
160      </sect1>
161      <sect1><title>More Memory Management Functions</title>
162 !Emm/readahead.c
163 !Emm/filemap.c
164 !Emm/memory.c
165 !Emm/vmalloc.c
166 !Imm/page_alloc.c
167 !Emm/mempool.c
168 !Emm/dmapool.c
169 !Emm/page-writeback.c
170 !Emm/truncate.c
171      </sect1>
172   </chapter>
173
174
175   <chapter id="ipc">
176      <title>Kernel IPC facilities</title>
177
178      <sect1><title>IPC utilities</title>
179 !Iipc/util.c
180      </sect1>
181   </chapter>
182
183   <chapter id="kfifo">
184      <title>FIFO Buffer</title>
185      <sect1><title>kfifo interface</title>
186 !Iinclude/linux/kfifo.h
187 !Ekernel/kfifo.c
188      </sect1>
189   </chapter>
190
191   <chapter id="relayfs">
192      <title>relay interface support</title>
193
194      <para>
195         Relay interface support
196         is designed to provide an efficient mechanism for tools and
197         facilities to relay large amounts of data from kernel space to
198         user space.
199      </para>
200
201      <sect1><title>relay interface</title>
202 !Ekernel/relay.c
203 !Ikernel/relay.c
204      </sect1>
205   </chapter>
206
207   <chapter id="modload">
208      <title>Module Support</title>
209      <sect1><title>Module Loading</title>
210 !Ekernel/kmod.c
211      </sect1>
212      <sect1><title>Inter Module support</title>
213         <para>
214            Refer to the file kernel/module.c for more information.
215         </para>
216 <!-- FIXME: Removed for now since no structured comments in source
217 X!Ekernel/module.c
218 -->
219      </sect1>
220   </chapter>
221
222   <chapter id="hardware">
223      <title>Hardware Interfaces</title>
224      <sect1><title>Interrupt Handling</title>
225 !Ekernel/irq/manage.c
226      </sect1>
227
228      <sect1><title>DMA Channels</title>
229 !Ekernel/dma.c
230      </sect1>
231
232      <sect1><title>Resources Management</title>
233 !Ikernel/resource.c
234 !Ekernel/resource.c
235      </sect1>
236
237      <sect1><title>MTRR Handling</title>
238 !Earch/x86/kernel/cpu/mtrr/main.c
239      </sect1>
240
241      <sect1><title>PCI Support Library</title>
242 !Edrivers/pci/pci.c
243 !Edrivers/pci/pci-driver.c
244 !Edrivers/pci/remove.c
245 !Edrivers/pci/pci-acpi.c
246 !Edrivers/pci/search.c
247 !Edrivers/pci/msi.c
248 !Edrivers/pci/bus.c
249 <!-- FIXME: Removed for now since no structured comments in source
250 X!Edrivers/pci/hotplug.c
251 -->
252 !Edrivers/pci/probe.c
253 !Edrivers/pci/rom.c
254      </sect1>
255      <sect1><title>PCI Hotplug Support Library</title>
256 !Edrivers/pci/hotplug/pci_hotplug_core.c
257      </sect1>
258      <sect1><title>MCA Architecture</title>
259         <sect2><title>MCA Device Functions</title>
260            <para>
261               Refer to the file arch/x86/kernel/mca_32.c for more information.
262            </para>
263 <!-- FIXME: Removed for now since no structured comments in source
264 X!Earch/x86/kernel/mca_32.c
265 -->
266         </sect2>
267         <sect2><title>MCA Bus DMA</title>
268 !Iinclude/asm-x86/mca_dma.h
269         </sect2>
270      </sect1>
271   </chapter>
272
273   <chapter id="firmware">
274      <title>Firmware Interfaces</title>
275      <sect1><title>DMI Interfaces</title>
276 !Edrivers/firmware/dmi_scan.c
277      </sect1>
278      <sect1><title>EDD Interfaces</title>
279 !Idrivers/firmware/edd.c
280      </sect1>
281   </chapter>
282
283   <chapter id="security">
284      <title>Security Framework</title>
285 !Isecurity/security.c
286   </chapter>
287
288   <chapter id="audit">
289      <title>Audit Interfaces</title>
290 !Ekernel/audit.c
291 !Ikernel/auditsc.c
292 !Ikernel/auditfilter.c
293   </chapter>
294
295   <chapter id="accounting">
296      <title>Accounting Framework</title>
297 !Ikernel/acct.c
298   </chapter>
299
300   <chapter id="devdrivers">
301      <title>Device drivers infrastructure</title>
302      <sect1><title>Device Drivers Base</title>
303 <!--
304 X!Iinclude/linux/device.h
305 -->
306 !Edrivers/base/driver.c
307 !Edrivers/base/core.c
308 !Edrivers/base/class.c
309 !Edrivers/base/firmware_class.c
310 !Edrivers/base/transport_class.c
311 <!-- Cannot be included, because
312      attribute_container_add_class_device_adapter
313  and attribute_container_classdev_to_container
314      exceed allowed 44 characters maximum
315 X!Edrivers/base/attribute_container.c
316 -->
317 !Edrivers/base/sys.c
318 <!--
319 X!Edrivers/base/interface.c
320 -->
321 !Edrivers/base/platform.c
322 !Edrivers/base/bus.c
323      </sect1>
324      <sect1><title>Device Drivers Power Management</title>
325 !Edrivers/base/power/main.c
326      </sect1>
327      <sect1><title>Device Drivers ACPI Support</title>
328 <!-- Internal functions only
329 X!Edrivers/acpi/sleep/main.c
330 X!Edrivers/acpi/sleep/wakeup.c
331 X!Edrivers/acpi/motherboard.c
332 X!Edrivers/acpi/bus.c
333 -->
334 !Edrivers/acpi/scan.c
335 !Idrivers/acpi/scan.c
336 <!-- No correct structured comments
337 X!Edrivers/acpi/pci_bind.c
338 -->
339      </sect1>
340      <sect1><title>Device drivers PnP support</title>
341 !Idrivers/pnp/core.c
342 <!-- No correct structured comments
343 X!Edrivers/pnp/system.c
344  -->
345 !Edrivers/pnp/card.c
346 !Idrivers/pnp/driver.c
347 !Edrivers/pnp/manager.c
348 !Edrivers/pnp/support.c
349      </sect1>
350      <sect1><title>Userspace IO devices</title>
351 !Edrivers/uio/uio.c
352 !Iinclude/linux/uio_driver.h
353      </sect1>
354   </chapter>
355
356   <chapter id="blkdev">
357      <title>Block Devices</title>
358 !Eblock/blk-core.c
359 !Iblock/blk-core.c
360 !Eblock/blk-map.c
361 !Iblock/blk-sysfs.c
362 !Eblock/blk-settings.c
363 !Eblock/blk-exec.c
364 !Eblock/blk-barrier.c
365 !Eblock/blk-tag.c
366 !Iblock/blk-tag.c
367   </chapter>
368
369   <chapter id="chrdev">
370         <title>Char devices</title>
371 !Efs/char_dev.c
372   </chapter>
373
374   <chapter id="miscdev">
375      <title>Miscellaneous Devices</title>
376 !Edrivers/char/misc.c
377   </chapter>
378
379   <chapter id="parportdev">
380      <title>Parallel Port Devices</title>
381 !Iinclude/linux/parport.h
382 !Edrivers/parport/ieee1284.c
383 !Edrivers/parport/share.c
384 !Idrivers/parport/daisy.c
385   </chapter>
386
387   <chapter id="message_devices">
388         <title>Message-based devices</title>
389      <sect1><title>Fusion message devices</title>
390 !Edrivers/message/fusion/mptbase.c
391 !Idrivers/message/fusion/mptbase.c
392 !Edrivers/message/fusion/mptscsih.c
393 !Idrivers/message/fusion/mptscsih.c
394 !Idrivers/message/fusion/mptctl.c
395 !Idrivers/message/fusion/mptspi.c
396 !Idrivers/message/fusion/mptfc.c
397 !Idrivers/message/fusion/mptlan.c
398      </sect1>
399      <sect1><title>I2O message devices</title>
400 !Iinclude/linux/i2o.h
401 !Idrivers/message/i2o/core.h
402 !Edrivers/message/i2o/iop.c
403 !Idrivers/message/i2o/iop.c
404 !Idrivers/message/i2o/config-osm.c
405 !Edrivers/message/i2o/exec-osm.c
406 !Idrivers/message/i2o/exec-osm.c
407 !Idrivers/message/i2o/bus-osm.c
408 !Edrivers/message/i2o/device.c
409 !Idrivers/message/i2o/device.c
410 !Idrivers/message/i2o/driver.c
411 !Idrivers/message/i2o/pci.c
412 !Idrivers/message/i2o/i2o_block.c
413 !Idrivers/message/i2o/i2o_scsi.c
414 !Idrivers/message/i2o/i2o_proc.c
415      </sect1>
416   </chapter>
417
418   <chapter id="snddev">
419      <title>Sound Devices</title>
420 !Iinclude/sound/core.h
421 !Esound/sound_core.c
422 !Iinclude/sound/pcm.h
423 !Esound/core/pcm.c
424 !Esound/core/device.c
425 !Esound/core/info.c
426 !Esound/core/rawmidi.c
427 !Esound/core/sound.c
428 !Esound/core/memory.c
429 !Esound/core/pcm_memory.c
430 !Esound/core/init.c
431 !Esound/core/isadma.c
432 !Esound/core/control.c
433 !Esound/core/pcm_lib.c
434 !Esound/core/hwdep.c
435 !Esound/core/pcm_native.c
436 !Esound/core/memalloc.c
437 <!-- FIXME: Removed for now since no structured comments in source
438 X!Isound/sound_firmware.c
439 -->
440   </chapter>
441
442   <chapter id="uart16x50">
443      <title>16x50 UART Driver</title>
444 !Iinclude/linux/serial_core.h
445 !Edrivers/serial/serial_core.c
446 !Edrivers/serial/8250.c
447   </chapter>
448
449   <chapter id="fbdev">
450      <title>Frame Buffer Library</title>
451
452      <para>
453        The frame buffer drivers depend heavily on four data structures.  
454        These structures are declared in include/linux/fb.h.  They are 
455        fb_info, fb_var_screeninfo, fb_fix_screeninfo and fb_monospecs. 
456        The last three can be made available to and from userland. 
457      </para>
458
459      <para>
460        fb_info defines the current state of a particular video card. 
461        Inside fb_info, there exists a fb_ops structure which is a 
462        collection of needed functions to make fbdev and fbcon work.
463        fb_info is only visible to the kernel.
464      </para>
465
466      <para>
467        fb_var_screeninfo is used to describe the features of a video card 
468        that are user defined.  With fb_var_screeninfo, things such as
469        depth and the resolution may be defined.
470      </para>
471
472      <para>
473        The next structure is fb_fix_screeninfo. This defines the 
474        properties of a card that are created when a mode is set and can't 
475        be changed otherwise.  A good example of this is the start of the 
476        frame buffer memory.  This "locks" the address of the frame buffer
477        memory, so that it cannot be changed or moved.
478      </para>
479
480      <para>
481        The last structure is fb_monospecs. In the old API, there was 
482        little importance for fb_monospecs. This allowed for forbidden things 
483        such as setting a mode of 800x600 on a fix frequency monitor. With 
484        the new API, fb_monospecs prevents such things, and if used 
485        correctly, can prevent a monitor from being cooked.  fb_monospecs
486        will not be useful until kernels 2.5.x.
487      </para>
488
489      <sect1><title>Frame Buffer Memory</title>
490 !Edrivers/video/fbmem.c
491      </sect1>
492 <!--
493      <sect1><title>Frame Buffer Console</title>
494 X!Edrivers/video/console/fbcon.c
495      </sect1>
496 -->
497      <sect1><title>Frame Buffer Colormap</title>
498 !Edrivers/video/fbcmap.c
499      </sect1>
500 <!-- FIXME:
501   drivers/video/fbgen.c has no docs, which stuffs up the sgml.  Comment
502   out until somebody adds docs.  KAO
503      <sect1><title>Frame Buffer Generic Functions</title>
504 X!Idrivers/video/fbgen.c
505      </sect1>
506 KAO -->
507      <sect1><title>Frame Buffer Video Mode Database</title>
508 !Idrivers/video/modedb.c
509 !Edrivers/video/modedb.c
510      </sect1>
511      <sect1><title>Frame Buffer Macintosh Video Mode Database</title>
512 !Edrivers/video/macmodes.c
513      </sect1>
514      <sect1><title>Frame Buffer Fonts</title>
515         <para>
516            Refer to the file drivers/video/console/fonts.c for more information.
517         </para>
518 <!-- FIXME: Removed for now since no structured comments in source
519 X!Idrivers/video/console/fonts.c
520 -->
521      </sect1>
522   </chapter>
523
524   <chapter id="input_subsystem">
525      <title>Input Subsystem</title>
526 !Iinclude/linux/input.h
527 !Edrivers/input/input.c
528 !Edrivers/input/ff-core.c
529 !Edrivers/input/ff-memless.c
530   </chapter>
531
532   <chapter id="spi">
533       <title>Serial Peripheral Interface (SPI)</title>
534   <para>
535         SPI is the "Serial Peripheral Interface", widely used with
536         embedded systems because it is a simple and efficient
537         interface:  basically a multiplexed shift register.
538         Its three signal wires hold a clock (SCK, often in the range
539         of 1-20 MHz), a "Master Out, Slave In" (MOSI) data line, and
540         a "Master In, Slave Out" (MISO) data line.
541         SPI is a full duplex protocol; for each bit shifted out the
542         MOSI line (one per clock) another is shifted in on the MISO line.
543         Those bits are assembled into words of various sizes on the
544         way to and from system memory.
545         An additional chipselect line is usually active-low (nCS);
546         four signals are normally used for each peripheral, plus
547         sometimes an interrupt.
548   </para>
549   <para>
550         The SPI bus facilities listed here provide a generalized
551         interface to declare SPI busses and devices, manage them
552         according to the standard Linux driver model, and perform
553         input/output operations.
554         At this time, only "master" side interfaces are supported,
555         where Linux talks to SPI peripherals and does not implement
556         such a peripheral itself.
557         (Interfaces to support implementing SPI slaves would
558         necessarily look different.)
559   </para>
560   <para>
561         The programming interface is structured around two kinds of driver,
562         and two kinds of device.
563         A "Controller Driver" abstracts the controller hardware, which may
564         be as simple as a set of GPIO pins or as complex as a pair of FIFOs
565         connected to dual DMA engines on the other side of the SPI shift
566         register (maximizing throughput).  Such drivers bridge between
567         whatever bus they sit on (often the platform bus) and SPI, and
568         expose the SPI side of their device as a
569         <structname>struct spi_master</structname>.
570         SPI devices are children of that master, represented as a
571         <structname>struct spi_device</structname> and manufactured from
572         <structname>struct spi_board_info</structname> descriptors which
573         are usually provided by board-specific initialization code.
574         A <structname>struct spi_driver</structname> is called a
575         "Protocol Driver", and is bound to a spi_device using normal
576         driver model calls.
577   </para>
578   <para>
579         The I/O model is a set of queued messages.  Protocol drivers
580         submit one or more <structname>struct spi_message</structname>
581         objects, which are processed and completed asynchronously.
582         (There are synchronous wrappers, however.)  Messages are
583         built from one or more <structname>struct spi_transfer</structname>
584         objects, each of which wraps a full duplex SPI transfer.
585         A variety of protocol tweaking options are needed, because
586         different chips adopt very different policies for how they
587         use the bits transferred with SPI.
588   </para>
589 !Iinclude/linux/spi/spi.h
590 !Fdrivers/spi/spi.c spi_register_board_info
591 !Edrivers/spi/spi.c
592   </chapter>
593
594   <chapter id="i2c">
595      <title>I<superscript>2</superscript>C and SMBus Subsystem</title>
596
597      <para>
598         I<superscript>2</superscript>C (or without fancy typography, "I2C")
599         is an acronym for the "Inter-IC" bus, a simple bus protocol which is
600         widely used where low data rate communications suffice.
601         Since it's also a licensed trademark, some vendors use another
602         name (such as "Two-Wire Interface", TWI) for the same bus.
603         I2C only needs two signals (SCL for clock, SDA for data), conserving
604         board real estate and minimizing signal quality issues.
605         Most I2C devices use seven bit addresses, and bus speeds of up
606         to 400 kHz; there's a high speed extension (3.4 MHz) that's not yet
607         found wide use.
608         I2C is a multi-master bus; open drain signaling is used to
609         arbitrate between masters, as well as to handshake and to
610         synchronize clocks from slower clients.
611      </para>
612
613      <para>
614         The Linux I2C programming interfaces support only the master
615         side of bus interactions, not the slave side.
616         The programming interface is structured around two kinds of driver,
617         and two kinds of device.
618         An I2C "Adapter Driver" abstracts the controller hardware; it binds
619         to a physical device (perhaps a PCI device or platform_device) and
620         exposes a <structname>struct i2c_adapter</structname> representing
621         each I2C bus segment it manages.
622         On each I2C bus segment will be I2C devices represented by a
623         <structname>struct i2c_client</structname>.  Those devices will
624         be bound to a <structname>struct i2c_driver</structname>,
625         which should follow the standard Linux driver model.
626         (At this writing, a legacy model is more widely used.)
627         There are functions to perform various I2C protocol operations; at
628         this writing all such functions are usable only from task context.
629      </para>
630
631      <para>
632         The System Management Bus (SMBus) is a sibling protocol.  Most SMBus
633         systems are also I2C conformant.  The electrical constraints are
634         tighter for SMBus, and it standardizes particular protocol messages
635         and idioms.  Controllers that support I2C can also support most
636         SMBus operations, but SMBus controllers don't support all the protocol
637         options that an I2C controller will.
638         There are functions to perform various SMBus protocol operations,
639         either using I2C primitives or by issuing SMBus commands to
640         i2c_adapter devices which don't support those I2C operations.
641      </para>
642
643 !Iinclude/linux/i2c.h
644 !Fdrivers/i2c/i2c-boardinfo.c i2c_register_board_info
645 !Edrivers/i2c/i2c-core.c
646   </chapter>
647
648 </book>