fpu: Bound increment for scalbn
[qemu.git] / docs / devel / writing-qmp-commands.txt
blob9dfc62bf5a3a37907dbd39b5fc4a7c4c2b24d957
1 = How to write QMP commands using the QAPI framework =
3 This document is a step-by-step guide on how to write new QMP commands using
4 the QAPI framework. It also shows how to implement new style HMP commands.
6 This document doesn't discuss QMP protocol level details, nor does it dive
7 into the QAPI framework implementation.
9 For an in-depth introduction to the QAPI framework, please refer to
10 docs/devel/qapi-code-gen.txt. For documentation about the QMP protocol,
11 start with docs/interop/qmp-intro.txt.
13 == Overview ==
15 Generally speaking, the following steps should be taken in order to write a
16 new QMP command.
18 1. Define the command and any types it needs in the appropriate QAPI
19    schema module.
21 2. Write the QMP command itself, which is a regular C function. Preferably,
22    the command should be exported by some QEMU subsystem. But it can also be
23    added to the qmp.c file
25 3. At this point the command can be tested under the QMP protocol
27 4. Write the HMP command equivalent. This is not required and should only be
28    done if it does make sense to have the functionality in HMP. The HMP command
29    is implemented in terms of the QMP command
31 The following sections will demonstrate each of the steps above. We will start
32 very simple and get more complex as we progress.
34 === Testing ===
36 For all the examples in the next sections, the test setup is the same and is
37 shown here.
39 First, QEMU should be started like this:
41 # qemu-system-TARGET [...] \
42     -chardev socket,id=qmp,port=4444,host=localhost,server \
43     -mon chardev=qmp,mode=control,pretty=on
45 Then, in a different terminal:
47 $ telnet localhost 4444
48 Trying 127.0.0.1...
49 Connected to localhost.
50 Escape character is '^]'.
52     "QMP": {
53         "version": {
54             "qemu": {
55                 "micro": 50, 
56                 "minor": 15, 
57                 "major": 0
58             }, 
59             "package": ""
60         }, 
61         "capabilities": [
62         ]
63     }
66 The above output is the QMP server saying you're connected. The server is
67 actually in capabilities negotiation mode. To enter in command mode type:
69 { "execute": "qmp_capabilities" }
71 Then the server should respond:
74     "return": {
75     }
78 Which is QMP's way of saying "the latest command executed OK and didn't return
79 any data". Now you're ready to enter the QMP example commands as explained in
80 the following sections.
82 == Writing a command that doesn't return data ==
84 That's the most simple QMP command that can be written. Usually, this kind of
85 command carries some meaningful action in QEMU but here it will just print
86 "Hello, world" to the standard output.
88 Our command will be called "hello-world". It takes no arguments, nor does it
89 return any data.
91 The first step is defining the command in the appropriate QAPI schema
92 module.  We pick module qapi/misc.json, and add the following line at
93 the bottom:
95 { 'command': 'hello-world' }
97 The "command" keyword defines a new QMP command. It's an JSON object. All
98 schema entries are JSON objects. The line above will instruct the QAPI to
99 generate any prototypes and the necessary code to marshal and unmarshal
100 protocol data.
102 The next step is to write the "hello-world" implementation. As explained
103 earlier, it's preferable for commands to live in QEMU subsystems. But
104 "hello-world" doesn't pertain to any, so we put its implementation in qmp.c:
106 void qmp_hello_world(Error **errp)
108     printf("Hello, world!\n");
111 There are a few things to be noticed:
113 1. QMP command implementation functions must be prefixed with "qmp_"
114 2. qmp_hello_world() returns void, this is in accordance with the fact that the
115    command doesn't return any data
116 3. It takes an "Error **" argument. This is required. Later we will see how to
117    return errors and take additional arguments. The Error argument should not
118    be touched if the command doesn't return errors
119 4. We won't add the function's prototype. That's automatically done by the QAPI
120 5. Printing to the terminal is discouraged for QMP commands, we do it here
121    because it's the easiest way to demonstrate a QMP command
123 You're done. Now build qemu, run it as suggested in the "Testing" section,
124 and then type the following QMP command:
126 { "execute": "hello-world" }
128 Then check the terminal running qemu and look for the "Hello, world" string. If
129 you don't see it then something went wrong.
131 === Arguments ===
133 Let's add an argument called "message" to our "hello-world" command. The new
134 argument will contain the string to be printed to stdout. It's an optional
135 argument, if it's not present we print our default "Hello, World" string.
137 The first change we have to do is to modify the command specification in the
138 schema file to the following:
140 { 'command': 'hello-world', 'data': { '*message': 'str' } }
142 Notice the new 'data' member in the schema. It's an JSON object whose each
143 element is an argument to the command in question. Also notice the asterisk,
144 it's used to mark the argument optional (that means that you shouldn't use it
145 for mandatory arguments). Finally, 'str' is the argument's type, which
146 stands for "string". The QAPI also supports integers, booleans, enumerations
147 and user defined types.
149 Now, let's update our C implementation in qmp.c:
151 void qmp_hello_world(bool has_message, const char *message, Error **errp)
153     if (has_message) {
154         printf("%s\n", message);
155     } else {
156         printf("Hello, world\n");
157     }
160 There are two important details to be noticed:
162 1. All optional arguments are accompanied by a 'has_' boolean, which is set
163    if the optional argument is present or false otherwise
164 2. The C implementation signature must follow the schema's argument ordering,
165    which is defined by the "data" member
167 Time to test our new version of the "hello-world" command. Build qemu, run it as
168 described in the "Testing" section and then send two commands:
170 { "execute": "hello-world" }
172     "return": {
173     }
176 { "execute": "hello-world", "arguments": { "message": "We love qemu" } }
178     "return": {
179     }
182 You should see "Hello, world" and "We love qemu" in the terminal running qemu,
183 if you don't see these strings, then something went wrong.
185 === Errors ===
187 QMP commands should use the error interface exported by the error.h header
188 file. Basically, most errors are set by calling the error_setg() function.
190 Let's say we don't accept the string "message" to contain the word "love". If
191 it does contain it, we want the "hello-world" command to return an error:
193 void qmp_hello_world(bool has_message, const char *message, Error **errp)
195     if (has_message) {
196         if (strstr(message, "love")) {
197             error_setg(errp, "the word 'love' is not allowed");
198             return;
199         }
200         printf("%s\n", message);
201     } else {
202         printf("Hello, world\n");
203     }
206 The first argument to the error_setg() function is the Error pointer
207 to pointer, which is passed to all QMP functions. The next argument is a human
208 description of the error, this is a free-form printf-like string.
210 Let's test the example above. Build qemu, run it as defined in the "Testing"
211 section, and then issue the following command:
213 { "execute": "hello-world", "arguments": { "message": "all you need is love" } }
215 The QMP server's response should be:
218     "error": {
219         "class": "GenericError",
220         "desc": "the word 'love' is not allowed"
221     }
224 Note that error_setg() produces a "GenericError" class.  In general,
225 all QMP errors should have that error class.  There are two exceptions
226 to this rule:
228  1. To support a management application's need to recognize a specific
229     error for special handling
231  2. Backward compatibility
233 If the failure you want to report falls into one of the two cases above,
234 use error_set() with a second argument of an ErrorClass value.
236 === Command Documentation ===
238 There's only one step missing to make "hello-world"'s implementation complete,
239 and that's its documentation in the schema file.
241 There are many examples of such documentation in the schema file already, but
242 here goes "hello-world"'s new entry for qapi/misc.json:
245 # @hello-world
247 # Print a client provided string to the standard output stream.
249 # @message: string to be printed
251 # Returns: Nothing on success.
253 # Notes: if @message is not provided, the "Hello, world" string will
254 #        be printed instead
256 # Since: <next qemu stable release, eg. 1.0>
258 { 'command': 'hello-world', 'data': { '*message': 'str' } }
260 Please, note that the "Returns" clause is optional if a command doesn't return
261 any data nor any errors.
263 === Implementing the HMP command ===
265 Now that the QMP command is in place, we can also make it available in the human
266 monitor (HMP).
268 With the introduction of the QAPI, HMP commands make QMP calls. Most of the
269 time HMP commands are simple wrappers. All HMP commands implementation exist in
270 the hmp.c file.
272 Here's the implementation of the "hello-world" HMP command:
274 void hmp_hello_world(Monitor *mon, const QDict *qdict)
276     const char *message = qdict_get_try_str(qdict, "message");
277     Error *err = NULL;
279     qmp_hello_world(!!message, message, &err);
280     if (err) {
281         monitor_printf(mon, "%s\n", error_get_pretty(err));
282         error_free(err);
283         return;
284     }
287 Also, you have to add the function's prototype to the hmp.h file.
289 There are three important points to be noticed:
291 1. The "mon" and "qdict" arguments are mandatory for all HMP functions. The
292    former is the monitor object. The latter is how the monitor passes
293    arguments entered by the user to the command implementation
294 2. hmp_hello_world() performs error checking. In this example we just print
295    the error description to the user, but we could do more, like taking
296    different actions depending on the error qmp_hello_world() returns
297 3. The "err" variable must be initialized to NULL before performing the
298    QMP call
300 There's one last step to actually make the command available to monitor users,
301 we should add it to the hmp-commands.hx file:
303     {
304         .name       = "hello-world",
305         .args_type  = "message:s?",
306         .params     = "hello-world [message]",
307         .help       = "Print message to the standard output",
308         .cmd        = hmp_hello_world,
309     },
311 STEXI
312 @item hello_world @var{message}
313 @findex hello_world
314 Print message to the standard output
315 ETEXI
317 To test this you have to open a user monitor and issue the "hello-world"
318 command. It might be instructive to check the command's documentation with
319 HMP's "help" command.
321 Please, check the "-monitor" command-line option to know how to open a user
322 monitor.
324 == Writing a command that returns data ==
326 A QMP command is capable of returning any data the QAPI supports like integers,
327 strings, booleans, enumerations and user defined types.
329 In this section we will focus on user defined types. Please, check the QAPI
330 documentation for information about the other types.
332 === User Defined Types ===
334 FIXME This example needs to be redone after commit 6d32717
336 For this example we will write the query-alarm-clock command, which returns
337 information about QEMU's timer alarm. For more information about it, please
338 check the "-clock" command-line option.
340 We want to return two pieces of information. The first one is the alarm clock's
341 name. The second one is when the next alarm will fire. The former information is
342 returned as a string, the latter is an integer in nanoseconds (which is not
343 very useful in practice, as the timer has probably already fired when the
344 information reaches the client).
346 The best way to return that data is to create a new QAPI type, as shown below:
349 # @QemuAlarmClock
351 # QEMU alarm clock information.
353 # @clock-name: The alarm clock method's name.
355 # @next-deadline: The time (in nanoseconds) the next alarm will fire.
357 # Since: 1.0
359 { 'type': 'QemuAlarmClock',
360   'data': { 'clock-name': 'str', '*next-deadline': 'int' } }
362 The "type" keyword defines a new QAPI type. Its "data" member contains the
363 type's members. In this example our members are the "clock-name" and the
364 "next-deadline" one, which is optional.
366 Now let's define the query-alarm-clock command:
369 # @query-alarm-clock
371 # Return information about QEMU's alarm clock.
373 # Returns a @QemuAlarmClock instance describing the alarm clock method
374 # being currently used by QEMU (this is usually set by the '-clock'
375 # command-line option).
377 # Since: 1.0
379 { 'command': 'query-alarm-clock', 'returns': 'QemuAlarmClock' }
381 Notice the "returns" keyword. As its name suggests, it's used to define the
382 data returned by a command.
384 It's time to implement the qmp_query_alarm_clock() function, you can put it
385 in the qemu-timer.c file:
387 QemuAlarmClock *qmp_query_alarm_clock(Error **errp)
389     QemuAlarmClock *clock;
390     int64_t deadline;
392     clock = g_malloc0(sizeof(*clock));
394     deadline = qemu_next_alarm_deadline();
395     if (deadline > 0) {
396         clock->has_next_deadline = true;
397         clock->next_deadline = deadline;
398     }
399     clock->clock_name = g_strdup(alarm_timer->name);
401     return clock;
404 There are a number of things to be noticed:
406 1. The QemuAlarmClock type is automatically generated by the QAPI framework,
407    its members correspond to the type's specification in the schema file
408 2. As specified in the schema file, the function returns a QemuAlarmClock
409    instance and takes no arguments (besides the "errp" one, which is mandatory
410    for all QMP functions)
411 3. The "clock" variable (which will point to our QAPI type instance) is
412    allocated by the regular g_malloc0() function. Note that we chose to
413    initialize the memory to zero. This is recommended for all QAPI types, as
414    it helps avoiding bad surprises (specially with booleans)
415 4. Remember that "next_deadline" is optional? All optional members have a
416    'has_TYPE_NAME' member that should be properly set by the implementation,
417    as shown above
418 5. Even static strings, such as "alarm_timer->name", should be dynamically
419    allocated by the implementation. This is so because the QAPI also generates
420    a function to free its types and it cannot distinguish between dynamically
421    or statically allocated strings
422 6. You have to include "qapi/qapi-commands-misc.h" in qemu-timer.c
424 Time to test the new command. Build qemu, run it as described in the "Testing"
425 section and try this:
427 { "execute": "query-alarm-clock" }
429     "return": {
430         "next-deadline": 2368219,
431         "clock-name": "dynticks"
432     }
435 ==== The HMP command ====
437 Here's the HMP counterpart of the query-alarm-clock command:
439 void hmp_info_alarm_clock(Monitor *mon)
441     QemuAlarmClock *clock;
442     Error *err = NULL;
444     clock = qmp_query_alarm_clock(&err);
445     if (err) {
446         monitor_printf(mon, "Could not query alarm clock information\n");
447         error_free(err);
448         return;
449     }
451     monitor_printf(mon, "Alarm clock method in use: '%s'\n", clock->clock_name);
452     if (clock->has_next_deadline) {
453         monitor_printf(mon, "Next alarm will fire in %" PRId64 " nanoseconds\n",
454                        clock->next_deadline);
455     }
457    qapi_free_QemuAlarmClock(clock); 
460 It's important to notice that hmp_info_alarm_clock() calls
461 qapi_free_QemuAlarmClock() to free the data returned by qmp_query_alarm_clock().
462 For user defined types, the QAPI will generate a qapi_free_QAPI_TYPE_NAME()
463 function and that's what you have to use to free the types you define and
464 qapi_free_QAPI_TYPE_NAMEList() for list types (explained in the next section).
465 If the QMP call returns a string, then you should g_free() to free it.
467 Also note that hmp_info_alarm_clock() performs error handling. That's not
468 strictly required if you're sure the QMP function doesn't return errors, but
469 it's good practice to always check for errors.
471 Another important detail is that HMP's "info" commands don't go into the
472 hmp-commands.hx. Instead, they go into the info_cmds[] table, which is defined
473 in the monitor.c file. The entry for the "info alarmclock" follows:
475     {
476         .name       = "alarmclock",
477         .args_type  = "",
478         .params     = "",
479         .help       = "show information about the alarm clock",
480         .cmd        = hmp_info_alarm_clock,
481     },
483 To test this, run qemu and type "info alarmclock" in the user monitor.
485 === Returning Lists ===
487 For this example, we're going to return all available methods for the timer
488 alarm, which is pretty much what the command-line option "-clock ?" does,
489 except that we're also going to inform which method is in use.
491 This first step is to define a new type:
494 # @TimerAlarmMethod
496 # Timer alarm method information.
498 # @method-name: The method's name.
500 # @current: true if this alarm method is currently in use, false otherwise
502 # Since: 1.0
504 { 'type': 'TimerAlarmMethod',
505   'data': { 'method-name': 'str', 'current': 'bool' } }
507 The command will be called "query-alarm-methods", here is its schema
508 specification:
511 # @query-alarm-methods
513 # Returns information about available alarm methods.
515 # Returns: a list of @TimerAlarmMethod for each method
517 # Since: 1.0
519 { 'command': 'query-alarm-methods', 'returns': ['TimerAlarmMethod'] }
521 Notice the syntax for returning lists "'returns': ['TimerAlarmMethod']", this
522 should be read as "returns a list of TimerAlarmMethod instances".
524 The C implementation follows:
526 TimerAlarmMethodList *qmp_query_alarm_methods(Error **errp)
528     TimerAlarmMethodList *method_list = NULL;
529     const struct qemu_alarm_timer *p;
530     bool current = true;
532     for (p = alarm_timers; p->name; p++) {
533         TimerAlarmMethodList *info = g_malloc0(sizeof(*info));
534         info->value = g_malloc0(sizeof(*info->value));
535         info->value->method_name = g_strdup(p->name);
536         info->value->current = current;
538         current = false;
540         info->next = method_list;
541         method_list = info;
542     }
544     return method_list;
547 The most important difference from the previous examples is the
548 TimerAlarmMethodList type, which is automatically generated by the QAPI from
549 the TimerAlarmMethod type.
551 Each list node is represented by a TimerAlarmMethodList instance. We have to
552 allocate it, and that's done inside the for loop: the "info" pointer points to
553 an allocated node. We also have to allocate the node's contents, which is
554 stored in its "value" member. In our example, the "value" member is a pointer
555 to an TimerAlarmMethod instance.
557 Notice that the "current" variable is used as "true" only in the first
558 iteration of the loop. That's because the alarm timer method in use is the
559 first element of the alarm_timers array. Also notice that QAPI lists are handled
560 by hand and we return the head of the list.
562 Now Build qemu, run it as explained in the "Testing" section and try our new
563 command:
565 { "execute": "query-alarm-methods" }
567     "return": [
568         {
569             "current": false, 
570             "method-name": "unix"
571         }, 
572         {
573             "current": true, 
574             "method-name": "dynticks"
575         }
576     ]
579 The HMP counterpart is a bit more complex than previous examples because it
580 has to traverse the list, it's shown below for reference:
582 void hmp_info_alarm_methods(Monitor *mon)
584     TimerAlarmMethodList *method_list, *method;
585     Error *err = NULL;
587     method_list = qmp_query_alarm_methods(&err);
588     if (err) {
589         monitor_printf(mon, "Could not query alarm methods\n");
590         error_free(err);
591         return;
592     }
594     for (method = method_list; method; method = method->next) {
595         monitor_printf(mon, "%c %s\n", method->value->current ? '*' : ' ',
596                                        method->value->method_name);
597     }
599     qapi_free_TimerAlarmMethodList(method_list);