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 from user space
  53                         through the line discipline. Multiple write calls
  54                         are serialized by the tty layer for the ldisc. May
  55                         sleep.
  56
  57 flush_buffer()  -       May be called at any point between open and close.
  58
  59 chars_in_buffer() -     Report the number of bytes in the buffer.
  60
  61 set_termios()   -       Called on termios structure changes. The caller
  62                         passes the old termios data and the current data
  63                         is in the tty. Currently can be parallel entered
  64                         and ordering isn't predictable - FIXME
  65
  66 read()          -       Move data from the line discipline to the user.
  67                         Multiple read calls may occur in parallel and the
  68                         ldisc must deal with serialization issues. May
  69                         sleep.
  70
  71 poll()          -       Check the status for the poll/select calls. Multiple
  72                         poll calls may occur in parallel. May sleep.
  73
  74 ioctl()         -       Called when an ioctl is handed to the tty layer
  75                         that might be for the ldisc. Multiple ioctl calls
  76                         may occur in parallel. May sleep.
  77
  78 Driver Side Interfaces:
  79
  80 receive_buf()   -       Hand buffers of bytes from the driver to the ldisc
  81                         for processing. Semantics currently rather
  82                         mysterious 8(
  83
  84 receive_room()  -       Can be called by the driver layer at any time when
  85                         the ldisc is opened. The ldisc must be able to
  86                         handle the reported amount of data at that instant.
  87                         Synchronization between active receive_buf and
  88                         receive_room calls is down to the driver not the
  89                         ldisc. Must not sleep.
  90
  91 write_wakeup()  -       May be called at any point between open and close.
  92                         The TTY_DO_WRITE_WAKEUP flag indicates if a call
  93                         is needed but always races versus calls. Thus the
  94                         ldisc must be careful about setting order and to
  95                         handle unexpected calls. Must not sleep.
  96
  97
  98 Locking
  99
 100 Callers to the line discipline functions from the tty layer are required to
 101 take line discipline locks. The same is true of calls from the driver side
 102 but not yet enforced.
 103
 104 Three calls are now provided
 105
 106         ldisc = tty_ldisc_ref(tty);
 107
 108 takes a handle to the line discipline in the tty and returns it. If no ldisc
 109 is currently attached or the ldisc is being closed and re-opened at this
 110 point then NULL is returned. While this handle is held the ldisc will not
 111 change or go away.
 112
 113         tty_ldisc_deref(ldisc)
 114
 115 Returns the ldisc reference and allows the ldisc to be closed. Returning the
 116 reference takes away your right to call the ldisc functions until you take
 117 a new reference.
 118
 119         ldisc = tty_ldisc_ref_wait(tty);
 120
 121 Performs the same function as tty_ldisc_ref except that it will wait for an
 122 ldisc change to complete and then return a reference to the new ldisc.
 123
 124 While these functions are slightly slower than the old code they should have
 125 minimal impact as most receive logic uses the flip buffers and they only
 126 need to take a reference when they push bits up through the driver.
 127
 128 A caution: The ldisc->open(), ldisc->close() and driver->set_ldisc
 129 functions are called with the ldisc unavailable. Thus tty_ldisc_ref will
 130 fail in this situation if used within these functions. Ldisc and driver
 131 code calling its own functions must be careful in this case.
 132
 133
 134 Driver Interface
 135 ----------------
 136
 137 open()          -       Called when a device is opened. May sleep
 138
 139 close()         -       Called when a device is closed. At the point of
 140                         return from this call the driver must make no
 141                         further ldisc calls of any kind. May sleep
 142
 143 write()         -       Called to write bytes to the device. May not
 144                         sleep. May occur in parallel in special cases.
 145                         Because this includes panic paths drivers generally
 146                         shouldn't try and do clever locking here.
 147
 148 put_char()      -       Stuff a single character onto the queue. The
 149                         driver is guaranteed following up calls to
 150                         flush_chars.
 151
 152 flush_chars()   -       Ask the kernel to write put_char queue
 153
 154 write_room()    -       Return the number of characters tht can be stuffed
 155                         into the port buffers without overflow (or less).
 156                         The ldisc is responsible for being intelligent
 157                         about multi-threading of write_room/write calls
 158
 159 ioctl()         -       Called when an ioctl may be for the driver
 160
 161 set_termios()   -       Called on termios change, serialized against
 162                         itself by a semaphore. May sleep.
 163
 164 set_ldisc()     -       Notifier for discipline change. At the point this
 165                         is done the discipline is not yet usable. Can now
 166                         sleep (I think)
 167
 168 throttle()      -       Called by the ldisc to ask the driver to do flow
 169                         control.  Serialization including with unthrottle
 170                         is the job of the ldisc layer.
 171
 172 unthrottle()    -       Called by the ldisc to ask the driver to stop flow
 173                         control.
 174
 175 stop()          -       Ldisc notifier to the driver to stop output. As with
 176                         throttle the serializations with start() are down
 177                         to the ldisc layer.
 178
 179 start()         -       Ldisc notifier to the driver to start output.
 180
 181 hangup()        -       Ask the tty driver to cause a hangup initiated
 182                         from the host side. [Can sleep ??]
 183
 184 break_ctl()     -       Send RS232 break. Can sleep. Can get called in
 185                         parallel, driver must serialize (for now), and
 186                         with write calls.
 187
 188 wait_until_sent() -     Wait for characters to exit the hardware queue
 189                         of the driver. Can sleep
 190
 191 send_xchar()      -     Send XON/XOFF and if possible jump the queue with
 192                         it in order to get fast flow control responses.
 193                         Cannot sleep ??
 194