Documentation/tty.txt

   1
   2                         The Lockronomicon
   3
   4 Your guide to the ancient and twisted locking policies of the tty layer and
   5 the warped logic behind them. Beware all ye who read on.
   6
   7 FIXME: still need to work out the full set of BKL assumptions and document
   8 them so they can eventually be killed off.
   9
  10
  11 Line Discipline
  12 ---------------
  13
  14 Line disciplines are registered with tty_register_ldisc() passing the
  15 discipline number and the ldisc structure. At the point of registration the
  16 discipline must be ready to use and it is possible it will get used before
  17 the call returns success. If the call returns an error then it won't get
  18 called. Do not re-use ldisc numbers as they are part of the userspace ABI
  19 and writing over an existing ldisc will cause demons to eat your computer.
  20 After the return the ldisc data has been copied so you may free your own
  21 copy of the structure. You must not re-register over the top of the line
  22 discipline even with the same data or your computer again will be eaten by
  23 demons.
  24
  25 In order to remove a line discipline call tty_register_ldisc passing NULL.
  26 In ancient times this always worked. In modern times the function will
  27 return -EBUSY if the ldisc is currently in use. Since the ldisc referencing
  28 code manages the module counts this should not usually be a concern.
  29
  30 Heed this warning: the reference count field of the registered copies of the
  31 tty_ldisc structure in the ldisc table counts the number of lines using this
  32 discipline. The reference count of the tty_ldisc structure within a tty
  33 counts the number of active users of the ldisc at this instant. In effect it
  34 counts the number of threads of execution within an ldisc method (plus those
  35 about to enter and exit although this detail matters not).
  36
  37 Line Discipline Methods
  38 -----------------------
  39
  40 TTY side interfaces:
  41
  42 close()         -       This is called on a terminal when the line
  43                         discipline is being unplugged. At the point of
  44                         execution no further users will enter the
  45                         ldisc code for this tty. Can sleep.
  46
  47 open()          -       Called when the line discipline is attached to
  48                         the terminal. No other call into the line
  49                         discipline for this tty will occur until it
  50                         completes successfully. Can sleep.
  51
  52 write()         -       A process is writing data through the line
  53                         discipline.  Multiple write calls are serialized
  54                         by the tty layer for the ldisc.  May sleep.
  55
  56 flush_buffer()  -       May be called at any point between open and close.
  57
  58 chars_in_buffer() -     Report the number of bytes in the buffer.
  59
  60 set_termios()   -       Called on termios structure changes. The caller
  61                         passes the old termios data and the current data
  62                         is in the tty. Called under the termios semaphore so
  63                         allowed to sleep. Serialized against itself only.
  64
  65 read()          -       Move data from the line discipline to the user.
  66                         Multiple read calls may occur in parallel and the
  67                         ldisc must deal with serialization issues. May
  68                         sleep.
  69
  70 poll()          -       Check the status for the poll/select calls. Multiple
  71                         poll calls may occur in parallel. May sleep.
  72
  73 ioctl()         -       Called when an ioctl is handed to the tty layer
  74                         that might be for the ldisc. Multiple ioctl calls
  75                         may occur in parallel. May sleep.
  76
  77 Driver Side Interfaces:
  78
  79 receive_buf()   -       Hand buffers of bytes from the driver to the ldisc
  80                         for processing. Semantics currently rather
  81                         mysterious 8(
  82
  83 receive_room()  -       Can be called by the driver layer at any time when
  84                         the ldisc is opened. The ldisc must be able to
  85                         handle the reported amount of data at that instant.
  86                         Synchronization between active receive_buf and
  87                         receive_room calls is down to the driver not the
  88                         ldisc. Must not sleep.
  89
  90 write_wakeup()  -       May be called at any point between open and close.
  91                         The TTY_DO_WRITE_WAKEUP flag indicates if a call
  92                         is needed but always races versus calls. Thus the
  93                         ldisc must be careful about setting order and to
  94                         handle unexpected calls. Must not sleep.
  95
  96                         The driver is forbidden from calling this directly
  97                         from the ->write call from the ldisc as the ldisc
  98                         is permitted to call the driver write method from
  99                         this function. In such a situation defer it.
 100
 101
 102 Locking
 103
 104 Callers to the line discipline functions from the tty layer are required to
 105 take line discipline locks. The same is true of calls from the driver side
 106 but not yet enforced.
 107
 108 Three calls are now provided
 109
 110         ldisc = tty_ldisc_ref(tty);
 111
 112 takes a handle to the line discipline in the tty and returns it. If no ldisc
 113 is currently attached or the ldisc is being closed and re-opened at this
 114 point then NULL is returned. While this handle is held the ldisc will not
 115 change or go away.
 116
 117         tty_ldisc_deref(ldisc)
 118
 119 Returns the ldisc reference and allows the ldisc to be closed. Returning the
 120 reference takes away your right to call the ldisc functions until you take
 121 a new reference.
 122
 123         ldisc = tty_ldisc_ref_wait(tty);
 124
 125 Performs the same function as tty_ldisc_ref except that it will wait for an
 126 ldisc change to complete and then return a reference to the new ldisc.
 127
 128 While these functions are slightly slower than the old code they should have
 129 minimal impact as most receive logic uses the flip buffers and they only
 130 need to take a reference when they push bits up through the driver.
 131
 132 A caution: The ldisc->open(), ldisc->close() and driver->set_ldisc
 133 functions are called with the ldisc unavailable. Thus tty_ldisc_ref will
 134 fail in this situation if used within these functions. Ldisc and driver
 135 code calling its own functions must be careful in this case.
 136
 137
 138 Driver Interface
 139 ----------------
 140
 141 open()          -       Called when a device is opened. May sleep
 142
 143 close()         -       Called when a device is closed. At the point of
 144                         return from this call the driver must make no
 145                         further ldisc calls of any kind. May sleep
 146
 147 write()         -       Called to write bytes to the device. May not
 148                         sleep. May occur in parallel in special cases.
 149                         Because this includes panic paths drivers generally
 150                         shouldn't try and do clever locking here.
 151
 152 put_char()      -       Stuff a single character onto the queue. The
 153                         driver is guaranteed following up calls to
 154                         flush_chars.
 155
 156 flush_chars()   -       Ask the kernel to write put_char queue
 157
 158 write_room()    -       Return the number of characters tht can be stuffed
 159                         into the port buffers without overflow (or less).
 160                         The ldisc is responsible for being intelligent
 161                         about multi-threading of write_room/write calls
 162
 163 ioctl()         -       Called when an ioctl may be for the driver
 164
 165 set_termios()   -       Called on termios change, serialized against
 166                         itself by a semaphore. May sleep.
 167
 168 set_ldisc()     -       Notifier for discipline change. At the point this
 169                         is done the discipline is not yet usable. Can now
 170                         sleep (I think)
 171
 172 throttle()      -       Called by the ldisc to ask the driver to do flow
 173                         control.  Serialization including with unthrottle
 174                         is the job of the ldisc layer.
 175
 176 unthrottle()    -       Called by the ldisc to ask the driver to stop flow
 177                         control.
 178
 179 stop()          -       Ldisc notifier to the driver to stop output. As with
 180                         throttle the serializations with start() are down
 181                         to the ldisc layer.
 182
 183 start()         -       Ldisc notifier to the driver to start output.
 184
 185 hangup()        -       Ask the tty driver to cause a hangup initiated
 186                         from the host side. [Can sleep ??]
 187
 188 break_ctl()     -       Send RS232 break. Can sleep. Can get called in
 189                         parallel, driver must serialize (for now), and
 190                         with write calls.
 191
 192 wait_until_sent() -     Wait for characters to exit the hardware queue
 193                         of the driver. Can sleep
 194
 195 send_xchar()      -     Send XON/XOFF and if possible jump the queue with
 196                         it in order to get fast flow control responses.
 197                         Cannot sleep ??
 198