qapi: Have each QAPI schema declare its returns white-list
[qemu/ar7.git] / docs / qapi-code-gen.txt
blob3d17005cf6c4404757fd66bc79255009c4e6e933
1 = How to use the QAPI code generator =
3 Copyright IBM Corp. 2011
4 Copyright (C) 2012-2016 Red Hat, Inc.
6 This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2 or
7 later. See the COPYING file in the top-level directory.
9 == Introduction ==
11 QAPI is a native C API within QEMU which provides management-level
12 functionality to internal and external users. For external
13 users/processes, this interface is made available by a JSON-based wire
14 format for the QEMU Monitor Protocol (QMP) for controlling qemu, as
15 well as the QEMU Guest Agent (QGA) for communicating with the guest.
16 The remainder of this document uses "Client JSON Protocol" when
17 referring to the wire contents of a QMP or QGA connection.
19 To map Client JSON Protocol interfaces to the native C QAPI
20 implementations, a JSON-based schema is used to define types and
21 function signatures, and a set of scripts is used to generate types,
22 signatures, and marshaling/dispatch code. This document will describe
23 how the schemas, scripts, and resulting code are used.
26 == QMP/Guest agent schema ==
28 A QAPI schema file is designed to be loosely based on JSON
29 (http://www.ietf.org/rfc/rfc7159.txt) with changes for quoting style
30 and the use of comments; a QAPI schema file is then parsed by a python
31 code generation program.  A valid QAPI schema consists of a series of
32 top-level expressions, with no commas between them.  Where
33 dictionaries (JSON objects) are used, they are parsed as python
34 OrderedDicts so that ordering is preserved (for predictable layout of
35 generated C structs and parameter lists).  Ordering doesn't matter
36 between top-level expressions or the keys within an expression, but
37 does matter within dictionary values for 'data' and 'returns' members
38 of a single expression.  QAPI schema input is written using 'single
39 quotes' instead of JSON's "double quotes" (in contrast, Client JSON
40 Protocol uses no comments, and while input accepts 'single quotes' as
41 an extension, output is strict JSON using only "double quotes").  As
42 in JSON, trailing commas are not permitted in arrays or dictionaries.
43 Input must be ASCII (although QMP supports full Unicode strings, the
44 QAPI parser does not).  At present, there is no place where a QAPI
45 schema requires the use of JSON numbers or null.
48 === Comments ===
50 Comments are allowed; anything between an unquoted # and the following
51 newline is ignored.
53 A multi-line comment that starts and ends with a '##' line is a
54 documentation comment.  These are parsed by the documentation
55 generator, which recognizes certain markup detailed below.
58 ==== Documentation markup ====
60 Comment text starting with '=' is a section title:
62     # = Section title
64 Double the '=' for a subsection title:
66     # == Subection title
68 '|' denotes examples:
70     # | Text of the example, may span
71     # | multiple lines
73 '*' starts an itemized list:
75     # * First item, may span
76     #   multiple lines
77     # * Second item
79 You can also use '-' instead of '*'.
81 A decimal number followed by '.' starts a numbered list:
83     # 1. First item, may span
84     #    multiple lines
85     # 2. Second item
87 The actual number doesn't matter.  You could even use '*' instead of
88 '2.' for the second item.
90 Lists can't be nested.  Blank lines are currently not supported within
91 lists.
93 Additional whitespace between the initial '#' and the comment text is
94 permitted.
96 *foo* and _foo_ are for strong and emphasis styles respectively (they
97 do not work over multiple lines). @foo is used to reference a name in
98 the schema.
100 Example:
103 # = Section
104 # == Subsection
106 # Some text foo with *strong* and _emphasis_
107 # 1. with a list
108 # 2. like that
110 # And some code:
111 # | $ echo foo
112 # | -> do this
113 # | <- get that
118 ==== Expression documentation ====
120 Each expression that isn't an include directive may be preceded by a
121 documentation block.  Such blocks are called expression documentation
122 blocks.
124 When documentation is required (see pragma 'doc-required'), expression
125 documentation blocks are mandatory.
127 The documentation block consists of a first line naming the
128 expression, an optional overview, a description of each argument (for
129 commands and events) or member (for structs, unions and alternates),
130 and optional tagged sections.
132 FIXME: the parser accepts these things in almost any order.
134 Optional arguments / members are tagged with the phrase '#optional',
135 often with their default value; and extensions added after the
136 expression was first released are also given a '(since x.y.z)'
137 comment.
139 A tagged section starts with one of the following words:
140 "Note:"/"Notes:", "Since:", "Example"/"Examples", "Returns:", "TODO:".
141 The section ends with the start of a new section.
143 A 'Since: x.y.z' tagged section lists the release that introduced the
144 expression.
146 For example:
149 # @BlockStats:
151 # Statistics of a virtual block device or a block backing device.
153 # @device: #optional If the stats are for a virtual block device, the name
154 #          corresponding to the virtual block device.
156 # @node-name: #optional The node name of the device. (since 2.3)
158 # ... more members ...
160 # Since: 0.14.0
162 { 'struct': 'BlockStats',
163   'data': {'*device': 'str', '*node-name': 'str',
164            ... more members ... } }
167 # @query-blockstats:
169 # Query the @BlockStats for all virtual block devices.
171 # @query-nodes: #optional If true, the command will query all the
172 #               block nodes ... explain, explain ...  (since 2.3)
174 # Returns: A list of @BlockStats for each virtual block devices.
176 # Since: 0.14.0
178 # Example:
180 # -> { "execute": "query-blockstats" }
181 # <- {
182 #      ... lots of output ...
183 #    }
186 { 'command': 'query-blockstats',
187   'data': { '*query-nodes': 'bool' },
188   'returns': ['BlockStats'] }
190 ==== Free-form documentation ====
192 A documentation block that isn't an expression documentation block is
193 a free-form documentation block.  These may be used to provide
194 additional text and structuring content.
197 === Schema overview ===
199 The schema sets up a series of types, as well as commands and events
200 that will use those types.  Forward references are allowed: the parser
201 scans in two passes, where the first pass learns all type names, and
202 the second validates the schema and generates the code.  This allows
203 the definition of complex structs that can have mutually recursive
204 types, and allows for indefinite nesting of Client JSON Protocol that
205 satisfies the schema.  A type name should not be defined more than
206 once.  It is permissible for the schema to contain additional types
207 not used by any commands or events in the Client JSON Protocol, for
208 the side effect of generated C code used internally.
210 There are eight top-level expressions recognized by the parser:
211 'include', 'pragma', 'command', 'struct', 'enum', 'union',
212 'alternate', and 'event'.  There are several groups of types: simple
213 types (a number of built-in types, such as 'int' and 'str'; as well as
214 enumerations), complex types (structs and two flavors of unions), and
215 alternate types (a choice between other types).  The 'command' and
216 'event' expressions can refer to existing types by name, or list an
217 anonymous type as a dictionary. Listing a type name inside an array
218 refers to a single-dimension array of that type; multi-dimension
219 arrays are not directly supported (although an array of a complex
220 struct that contains an array member is possible).
222 All names must begin with a letter, and contain only ASCII letters,
223 digits, hyphen, and underscore.  There are two exceptions: enum values
224 may start with a digit, and names that are downstream extensions (see
225 section Downstream extensions) start with underscore.
227 Names beginning with 'q_' are reserved for the generator, which uses
228 them for munging QMP names that resemble C keywords or other
229 problematic strings.  For example, a member named "default" in qapi
230 becomes "q_default" in the generated C code.
232 Types, commands, and events share a common namespace.  Therefore,
233 generally speaking, type definitions should always use CamelCase for
234 user-defined type names, while built-in types are lowercase.
236 Type names ending with 'Kind' or 'List' are reserved for the
237 generator, which uses them for implicit union enums and array types,
238 respectively.
240 Command names, and member names within a type, should be all lower
241 case with words separated by a hyphen.  However, some existing older
242 commands and complex types use underscore; when extending such
243 expressions, consistency is preferred over blindly avoiding
244 underscore.
246 Event names should be ALL_CAPS with words separated by underscore.
248 Member names starting with 'has-' or 'has_' are reserved for the
249 generator, which uses them for tracking optional members.
251 Any name (command, event, type, member, or enum value) beginning with
252 "x-" is marked experimental, and may be withdrawn or changed
253 incompatibly in a future release.
255 In the rest of this document, usage lines are given for each
256 expression type, with literal strings written in lower case and
257 placeholders written in capitals.  If a literal string includes a
258 prefix of '*', that key/value pair can be omitted from the expression.
259 For example, a usage statement that includes '*base':STRUCT-NAME
260 means that an expression has an optional key 'base', which if present
261 must have a value that forms a struct name.
264 === Built-in Types ===
266 The following types are predefined, and map to C as follows:
268   Schema    C          JSON
269   str       char *     any JSON string, UTF-8
270   number    double     any JSON number
271   int       int64_t    a JSON number without fractional part
272                        that fits into the C integer type
273   int8      int8_t     likewise
274   int16     int16_t    likewise
275   int32     int32_t    likewise
276   int64     int64_t    likewise
277   uint8     uint8_t    likewise
278   uint16    uint16_t   likewise
279   uint32    uint32_t   likewise
280   uint64    uint64_t   likewise
281   size      uint64_t   like uint64_t, except StringInputVisitor
282                        accepts size suffixes
283   bool      bool       JSON true or false
284   any       QObject *  any JSON value
285   QType     QType      JSON string matching enum QType values
288 === Include directives ===
290 Usage: { 'include': STRING }
292 The QAPI schema definitions can be modularized using the 'include' directive:
294  { 'include': 'path/to/file.json' }
296 The directive is evaluated recursively, and include paths are relative to the
297 file using the directive. Multiple includes of the same file are
298 idempotent.  No other keys should appear in the expression, and the include
299 value should be a string.
301 As a matter of style, it is a good idea to have all files be
302 self-contained, but at the moment, nothing prevents an included file
303 from making a forward reference to a type that is only introduced by
304 an outer file.  The parser may be made stricter in the future to
305 prevent incomplete include files.
308 === Pragma directives ===
310 Usage: { 'pragma': DICT }
312 The pragma directive lets you control optional generator behavior.
313 The dictionary's entries are pragma names and values.
315 Pragma's scope is currently the complete schema.  Setting the same
316 pragma to different values in parts of the schema doesn't work.
318 Pragma 'doc-required' takes a boolean value.  If true, documentation
319 is required.  Default is false.
321 Pragma 'returns-whitelist' takes a list of command names that may
322 violate the rules on permitted return types.  Default is none.
325 === Struct types ===
327 Usage: { 'struct': STRING, 'data': DICT, '*base': STRUCT-NAME }
329 A struct is a dictionary containing a single 'data' key whose value is
330 a dictionary; the dictionary may be empty.  This corresponds to a
331 struct in C or an Object in JSON. Each value of the 'data' dictionary
332 must be the name of a type, or a one-element array containing a type
333 name.  An example of a struct is:
335  { 'struct': 'MyType',
336    'data': { 'member1': 'str', 'member2': 'int', '*member3': 'str' } }
338 The use of '*' as a prefix to the name means the member is optional in
339 the corresponding JSON protocol usage.
341 The default initialization value of an optional argument should not be changed
342 between versions of QEMU unless the new default maintains backward
343 compatibility to the user-visible behavior of the old default.
345 With proper documentation, this policy still allows some flexibility; for
346 example, documenting that a default of 0 picks an optimal buffer size allows
347 one release to declare the optimal size at 512 while another release declares
348 the optimal size at 4096 - the user-visible behavior is not the bytes used by
349 the buffer, but the fact that the buffer was optimal size.
351 On input structures (only mentioned in the 'data' side of a command), changing
352 from mandatory to optional is safe (older clients will supply the option, and
353 newer clients can benefit from the default); changing from optional to
354 mandatory is backwards incompatible (older clients may be omitting the option,
355 and must continue to work).
357 On output structures (only mentioned in the 'returns' side of a command),
358 changing from mandatory to optional is in general unsafe (older clients may be
359 expecting the member, and could crash if it is missing), although it
360 can be done if the only way that the optional argument will be omitted
361 is when it is triggered by the presence of a new input flag to the
362 command that older clients don't know to send.  Changing from optional
363 to mandatory is safe.
365 A structure that is used in both input and output of various commands
366 must consider the backwards compatibility constraints of both directions
367 of use.
369 A struct definition can specify another struct as its base.
370 In this case, the members of the base type are included as top-level members
371 of the new struct's dictionary in the Client JSON Protocol wire
372 format. An example definition is:
374  { 'struct': 'BlockdevOptionsGenericFormat', 'data': { 'file': 'str' } }
375  { 'struct': 'BlockdevOptionsGenericCOWFormat',
376    'base': 'BlockdevOptionsGenericFormat',
377    'data': { '*backing': 'str' } }
379 An example BlockdevOptionsGenericCOWFormat object on the wire could use
380 both members like this:
382  { "file": "/some/place/my-image",
383    "backing": "/some/place/my-backing-file" }
386 === Enumeration types ===
388 Usage: { 'enum': STRING, 'data': ARRAY-OF-STRING }
389        { 'enum': STRING, '*prefix': STRING, 'data': ARRAY-OF-STRING }
391 An enumeration type is a dictionary containing a single 'data' key
392 whose value is a list of strings.  An example enumeration is:
394  { 'enum': 'MyEnum', 'data': [ 'value1', 'value2', 'value3' ] }
396 Nothing prevents an empty enumeration, although it is probably not
397 useful.  The list of strings should be lower case; if an enum name
398 represents multiple words, use '-' between words.  The string 'max' is
399 not allowed as an enum value, and values should not be repeated.
401 The enum constants will be named by using a heuristic to turn the
402 type name into a set of underscore separated words. For the example
403 above, 'MyEnum' will turn into 'MY_ENUM' giving a constant name
404 of 'MY_ENUM_VALUE1' for the first value. If the default heuristic
405 does not result in a desirable name, the optional 'prefix' member
406 can be used when defining the enum.
408 The enumeration values are passed as strings over the Client JSON
409 Protocol, but are encoded as C enum integral values in generated code.
410 While the C code starts numbering at 0, it is better to use explicit
411 comparisons to enum values than implicit comparisons to 0; the C code
412 will also include a generated enum member ending in _MAX for tracking
413 the size of the enum, useful when using common functions for
414 converting between strings and enum values.  Since the wire format
415 always passes by name, it is acceptable to reorder or add new
416 enumeration members in any location without breaking clients of Client
417 JSON Protocol; however, removing enum values would break
418 compatibility.  For any struct that has a member that will only contain
419 a finite set of string values, using an enum type for that member is
420 better than open-coding the member to be type 'str'.
423 === Union types ===
425 Usage: { 'union': STRING, 'data': DICT }
426 or:    { 'union': STRING, 'data': DICT, 'base': STRUCT-NAME-OR-DICT,
427          'discriminator': ENUM-MEMBER-OF-BASE }
429 Union types are used to let the user choose between several different
430 variants for an object.  There are two flavors: simple (no
431 discriminator or base), and flat (both discriminator and base).  A union
432 type is defined using a data dictionary as explained in the following
433 paragraphs.  The data dictionary for either type of union must not
434 be empty.
436 A simple union type defines a mapping from automatic discriminator
437 values to data types like in this example:
439  { 'struct': 'BlockdevOptionsFile', 'data': { 'filename': 'str' } }
440  { 'struct': 'BlockdevOptionsQcow2',
441    'data': { 'backing': 'str', '*lazy-refcounts': 'bool' } }
443  { 'union': 'BlockdevOptionsSimple',
444    'data': { 'file': 'BlockdevOptionsFile',
445              'qcow2': 'BlockdevOptionsQcow2' } }
447 In the Client JSON Protocol, a simple union is represented by a
448 dictionary that contains the 'type' member as a discriminator, and a
449 'data' member that is of the specified data type corresponding to the
450 discriminator value, as in these examples:
452  { "type": "file", "data": { "filename": "/some/place/my-image" } }
453  { "type": "qcow2", "data": { "backing": "/some/place/my-image",
454                               "lazy-refcounts": true } }
456 The generated C code uses a struct containing a union. Additionally,
457 an implicit C enum 'NameKind' is created, corresponding to the union
458 'Name', for accessing the various branches of the union.  No branch of
459 the union can be named 'max', as this would collide with the implicit
460 enum.  The value for each branch can be of any type.
462 A flat union definition avoids nesting on the wire, and specifies a
463 set of common members that occur in all variants of the union.  The
464 'base' key must specify either a type name (the type must be a
465 struct, not a union), or a dictionary representing an anonymous type.
466 All branches of the union must be complex types, and the top-level
467 members of the union dictionary on the wire will be combination of
468 members from both the base type and the appropriate branch type (when
469 merging two dictionaries, there must be no keys in common).  The
470 'discriminator' member must be the name of a non-optional enum-typed
471 member of the base struct.
473 The following example enhances the above simple union example by
474 adding an optional common member 'read-only', renaming the
475 discriminator to something more applicable than the simple union's
476 default of 'type', and reducing the number of {} required on the wire:
478  { 'enum': 'BlockdevDriver', 'data': [ 'file', 'qcow2' ] }
479  { 'union': 'BlockdevOptions',
480    'base': { 'driver': 'BlockdevDriver', '*read-only': 'bool' },
481    'discriminator': 'driver',
482    'data': { 'file': 'BlockdevOptionsFile',
483              'qcow2': 'BlockdevOptionsQcow2' } }
485 Resulting in these JSON objects:
487  { "driver": "file", "read-only": true,
488    "filename": "/some/place/my-image" }
489  { "driver": "qcow2", "read-only": false,
490    "backing": "/some/place/my-image", "lazy-refcounts": true }
492 Notice that in a flat union, the discriminator name is controlled by
493 the user, but because it must map to a base member with enum type, the
494 code generator can ensure that branches exist for all values of the
495 enum (although the order of the keys need not match the declaration of
496 the enum).  In the resulting generated C data types, a flat union is
497 represented as a struct with the base members included directly, and
498 then a union of structures for each branch of the struct.
500 A simple union can always be re-written as a flat union where the base
501 class has a single member named 'type', and where each branch of the
502 union has a struct with a single member named 'data'.  That is,
504  { 'union': 'Simple', 'data': { 'one': 'str', 'two': 'int' } }
506 is identical on the wire to:
508  { 'enum': 'Enum', 'data': ['one', 'two'] }
509  { 'struct': 'Branch1', 'data': { 'data': 'str' } }
510  { 'struct': 'Branch2', 'data': { 'data': 'int' } }
511  { 'union': 'Flat': 'base': { 'type': 'Enum' }, 'discriminator': 'type',
512    'data': { 'one': 'Branch1', 'two': 'Branch2' } }
515 === Alternate types ===
517 Usage: { 'alternate': STRING, 'data': DICT }
519 An alternate type is one that allows a choice between two or more JSON
520 data types (string, integer, number, or object, but currently not
521 array) on the wire.  The definition is similar to a simple union type,
522 where each branch of the union names a QAPI type.  For example:
524  { 'alternate': 'BlockdevRef',
525    'data': { 'definition': 'BlockdevOptions',
526              'reference': 'str' } }
528 Unlike a union, the discriminator string is never passed on the wire
529 for the Client JSON Protocol.  Instead, the value's JSON type serves
530 as an implicit discriminator, which in turn means that an alternate
531 can only express a choice between types represented differently in
532 JSON.  If a branch is typed as the 'bool' built-in, the alternate
533 accepts true and false; if it is typed as any of the various numeric
534 built-ins, it accepts a JSON number; if it is typed as a 'str'
535 built-in or named enum type, it accepts a JSON string; and if it is
536 typed as a complex type (struct or union), it accepts a JSON object.
537 Two different complex types, for instance, aren't permitted, because
538 both are represented as a JSON object.
540 The example alternate declaration above allows using both of the
541 following example objects:
543  { "file": "my_existing_block_device_id" }
544  { "file": { "driver": "file",
545              "read-only": false,
546              "filename": "/tmp/mydisk.qcow2" } }
549 === Commands ===
551 Usage: { 'command': STRING, '*data': COMPLEX-TYPE-NAME-OR-DICT,
552          '*returns': TYPE-NAME, '*boxed': true,
553          '*gen': false, '*success-response': false }
555 Commands are defined by using a dictionary containing several members,
556 where three members are most common.  The 'command' member is a
557 mandatory string, and determines the "execute" value passed in a
558 Client JSON Protocol command exchange.
560 The 'data' argument maps to the "arguments" dictionary passed in as
561 part of a Client JSON Protocol command.  The 'data' member is optional
562 and defaults to {} (an empty dictionary).  If present, it must be the
563 string name of a complex type, or a dictionary that declares an
564 anonymous type with the same semantics as a 'struct' expression.
566 The 'returns' member describes what will appear in the "return" member
567 of a Client JSON Protocol reply on successful completion of a command.
568 The member is optional from the command declaration; if absent, the
569 "return" member will be an empty dictionary.  If 'returns' is present,
570 it must be the string name of a complex or built-in type, a
571 one-element array containing the name of a complex or built-in type.
572 To return anything else, you have to list the command in pragma
573 'returns-whitelist'.  If you do this, the command cannot be extended
574 to return additional information in the future.  Use of
575 'returns-whitelist' for new commands is strongly discouraged.
577 All commands in Client JSON Protocol use a dictionary to report
578 failure, with no way to specify that in QAPI.  Where the error return
579 is different than the usual GenericError class in order to help the
580 client react differently to certain error conditions, it is worth
581 documenting this in the comments before the command declaration.
583 Some example commands:
585  { 'command': 'my-first-command',
586    'data': { 'arg1': 'str', '*arg2': 'str' } }
587  { 'struct': 'MyType', 'data': { '*value': 'str' } }
588  { 'command': 'my-second-command',
589    'returns': [ 'MyType' ] }
591 which would validate this Client JSON Protocol transaction:
593  => { "execute": "my-first-command",
594       "arguments": { "arg1": "hello" } }
595  <= { "return": { } }
596  => { "execute": "my-second-command" }
597  <= { "return": [ { "value": "one" }, { } ] }
599 The generator emits a prototype for the user's function implementing
600 the command.  Normally, 'data' is a dictionary for an anonymous type,
601 or names a struct type (possibly empty, but not a union), and its
602 members are passed as separate arguments to this function.  If the
603 command definition includes a key 'boxed' with the boolean value true,
604 then 'data' is instead the name of any non-empty complex type
605 (struct, union, or alternate), and a pointer to that QAPI type is
606 passed as a single argument.
608 The generator also emits a marshalling function that extracts
609 arguments for the user's function out of an input QDict, calls the
610 user's function, and if it succeeded, builds an output QObject from
611 its return value.
613 In rare cases, QAPI cannot express a type-safe representation of a
614 corresponding Client JSON Protocol command.  You then have to suppress
615 generation of a marshalling function by including a key 'gen' with
616 boolean value false, and instead write your own function.  Please try
617 to avoid adding new commands that rely on this, and instead use
618 type-safe unions.  For an example of this usage:
620  { 'command': 'netdev_add',
621    'data': {'type': 'str', 'id': 'str'},
622    'gen': false }
624 Normally, the QAPI schema is used to describe synchronous exchanges,
625 where a response is expected.  But in some cases, the action of a
626 command is expected to change state in a way that a successful
627 response is not possible (although the command will still return a
628 normal dictionary error on failure).  When a successful reply is not
629 possible, the command expression should include the optional key
630 'success-response' with boolean value false.  So far, only QGA makes
631 use of this member.
634 === Events ===
636 Usage: { 'event': STRING, '*data': COMPLEX-TYPE-NAME-OR-DICT,
637          '*boxed': true }
639 Events are defined with the keyword 'event'.  It is not allowed to
640 name an event 'MAX', since the generator also produces a C enumeration
641 of all event names with a generated _MAX value at the end.  When
642 'data' is also specified, additional info will be included in the
643 event, with similar semantics to a 'struct' expression.  Finally there
644 will be C API generated in qapi-event.h; when called by QEMU code, a
645 message with timestamp will be emitted on the wire.
647 An example event is:
649 { 'event': 'EVENT_C',
650   'data': { '*a': 'int', 'b': 'str' } }
652 Resulting in this JSON object:
654 { "event": "EVENT_C",
655   "data": { "b": "test string" },
656   "timestamp": { "seconds": 1267020223, "microseconds": 435656 } }
658 The generator emits a function to send the event.  Normally, 'data' is
659 a dictionary for an anonymous type, or names a struct type (possibly
660 empty, but not a union), and its members are passed as separate
661 arguments to this function.  If the event definition includes a key
662 'boxed' with the boolean value true, then 'data' is instead the name of
663 any non-empty complex type (struct, union, or alternate), and a
664 pointer to that QAPI type is passed as a single argument.
667 === Downstream extensions ===
669 QAPI schema names that are externally visible, say in the Client JSON
670 Protocol, need to be managed with care.  Names starting with a
671 downstream prefix of the form __RFQDN_ are reserved for the downstream
672 who controls the valid, reverse fully qualified domain name RFQDN.
673 RFQDN may only contain ASCII letters, digits, hyphen and period.
675 Example: Red Hat, Inc. controls redhat.com, and may therefore add a
676 downstream command __com.redhat_drive-mirror.
679 == Client JSON Protocol introspection ==
681 Clients of a Client JSON Protocol commonly need to figure out what
682 exactly the server (QEMU) supports.
684 For this purpose, QMP provides introspection via command
685 query-qmp-schema.  QGA currently doesn't support introspection.
687 While Client JSON Protocol wire compatibility should be maintained
688 between qemu versions, we cannot make the same guarantees for
689 introspection stability.  For example, one version of qemu may provide
690 a non-variant optional member of a struct, and a later version rework
691 the member to instead be non-optional and associated with a variant.
692 Likewise, one version of qemu may list a member with open-ended type
693 'str', and a later version could convert it to a finite set of strings
694 via an enum type; or a member may be converted from a specific type to
695 an alternate that represents a choice between the original type and
696 something else.
698 query-qmp-schema returns a JSON array of SchemaInfo objects.  These
699 objects together describe the wire ABI, as defined in the QAPI schema.
700 There is no specified order to the SchemaInfo objects returned; a
701 client must search for a particular name throughout the entire array
702 to learn more about that name, but is at least guaranteed that there
703 will be no collisions between type, command, and event names.
705 However, the SchemaInfo can't reflect all the rules and restrictions
706 that apply to QMP.  It's interface introspection (figuring out what's
707 there), not interface specification.  The specification is in the QAPI
708 schema.  To understand how QMP is to be used, you need to study the
709 QAPI schema.
711 Like any other command, query-qmp-schema is itself defined in the QAPI
712 schema, along with the SchemaInfo type.  This text attempts to give an
713 overview how things work.  For details you need to consult the QAPI
714 schema.
716 SchemaInfo objects have common members "name" and "meta-type", and
717 additional variant members depending on the value of meta-type.
719 Each SchemaInfo object describes a wire ABI entity of a certain
720 meta-type: a command, event or one of several kinds of type.
722 SchemaInfo for commands and events have the same name as in the QAPI
723 schema.
725 Command and event names are part of the wire ABI, but type names are
726 not.  Therefore, the SchemaInfo for types have auto-generated
727 meaningless names.  For readability, the examples in this section use
728 meaningful type names instead.
730 To examine a type, start with a command or event using it, then follow
731 references by name.
733 QAPI schema definitions not reachable that way are omitted.
735 The SchemaInfo for a command has meta-type "command", and variant
736 members "arg-type" and "ret-type".  On the wire, the "arguments"
737 member of a client's "execute" command must conform to the object type
738 named by "arg-type".  The "return" member that the server passes in a
739 success response conforms to the type named by "ret-type".
741 If the command takes no arguments, "arg-type" names an object type
742 without members.  Likewise, if the command returns nothing, "ret-type"
743 names an object type without members.
745 Example: the SchemaInfo for command query-qmp-schema
747     { "name": "query-qmp-schema", "meta-type": "command",
748       "arg-type": "q_empty", "ret-type": "SchemaInfoList" }
750     Type "q_empty" is an automatic object type without members, and type
751     "SchemaInfoList" is the array of SchemaInfo type.
753 The SchemaInfo for an event has meta-type "event", and variant member
754 "arg-type".  On the wire, a "data" member that the server passes in an
755 event conforms to the object type named by "arg-type".
757 If the event carries no additional information, "arg-type" names an
758 object type without members.  The event may not have a data member on
759 the wire then.
761 Each command or event defined with dictionary-valued 'data' in the
762 QAPI schema implicitly defines an object type.
764 Example: the SchemaInfo for EVENT_C from section Events
766     { "name": "EVENT_C", "meta-type": "event",
767       "arg-type": "q_obj-EVENT_C-arg" }
769     Type "q_obj-EVENT_C-arg" is an implicitly defined object type with
770     the two members from the event's definition.
772 The SchemaInfo for struct and union types has meta-type "object".
774 The SchemaInfo for a struct type has variant member "members".
776 The SchemaInfo for a union type additionally has variant members "tag"
777 and "variants".
779 "members" is a JSON array describing the object's common members, if
780 any.  Each element is a JSON object with members "name" (the member's
781 name), "type" (the name of its type), and optionally "default".  The
782 member is optional if "default" is present.  Currently, "default" can
783 only have value null.  Other values are reserved for future
784 extensions.  The "members" array is in no particular order; clients
785 must search the entire object when learning whether a particular
786 member is supported.
788 Example: the SchemaInfo for MyType from section Struct types
790     { "name": "MyType", "meta-type": "object",
791       "members": [
792           { "name": "member1", "type": "str" },
793           { "name": "member2", "type": "int" },
794           { "name": "member3", "type": "str", "default": null } ] }
796 "tag" is the name of the common member serving as type tag.
797 "variants" is a JSON array describing the object's variant members.
798 Each element is a JSON object with members "case" (the value of type
799 tag this element applies to) and "type" (the name of an object type
800 that provides the variant members for this type tag value).  The
801 "variants" array is in no particular order, and is not guaranteed to
802 list cases in the same order as the corresponding "tag" enum type.
804 Example: the SchemaInfo for flat union BlockdevOptions from section
805 Union types
807     { "name": "BlockdevOptions", "meta-type": "object",
808       "members": [
809           { "name": "driver", "type": "BlockdevDriver" },
810           { "name": "read-only", "type": "bool", "default": null } ],
811       "tag": "driver",
812       "variants": [
813           { "case": "file", "type": "BlockdevOptionsFile" },
814           { "case": "qcow2", "type": "BlockdevOptionsQcow2" } ] }
816 Note that base types are "flattened": its members are included in the
817 "members" array.
819 A simple union implicitly defines an enumeration type for its implicit
820 discriminator (called "type" on the wire, see section Union types).
822 A simple union implicitly defines an object type for each of its
823 variants.
825 Example: the SchemaInfo for simple union BlockdevOptionsSimple from section
826 Union types
828     { "name": "BlockdevOptionsSimple", "meta-type": "object",
829       "members": [
830           { "name": "type", "type": "BlockdevOptionsSimpleKind" } ],
831       "tag": "type",
832       "variants": [
833           { "case": "file", "type": "q_obj-BlockdevOptionsFile-wrapper" },
834           { "case": "qcow2", "type": "q_obj-BlockdevOptionsQcow2-wrapper" } ] }
836     Enumeration type "BlockdevOptionsSimpleKind" and the object types
837     "q_obj-BlockdevOptionsFile-wrapper", "q_obj-BlockdevOptionsQcow2-wrapper"
838     are implicitly defined.
840 The SchemaInfo for an alternate type has meta-type "alternate", and
841 variant member "members".  "members" is a JSON array.  Each element is
842 a JSON object with member "type", which names a type.  Values of the
843 alternate type conform to exactly one of its member types.  There is
844 no guarantee on the order in which "members" will be listed.
846 Example: the SchemaInfo for BlockdevRef from section Alternate types
848     { "name": "BlockdevRef", "meta-type": "alternate",
849       "members": [
850           { "type": "BlockdevOptions" },
851           { "type": "str" } ] }
853 The SchemaInfo for an array type has meta-type "array", and variant
854 member "element-type", which names the array's element type.  Array
855 types are implicitly defined.  For convenience, the array's name may
856 resemble the element type; however, clients should examine member
857 "element-type" instead of making assumptions based on parsing member
858 "name".
860 Example: the SchemaInfo for ['str']
862     { "name": "[str]", "meta-type": "array",
863       "element-type": "str" }
865 The SchemaInfo for an enumeration type has meta-type "enum" and
866 variant member "values".  The values are listed in no particular
867 order; clients must search the entire enum when learning whether a
868 particular value is supported.
870 Example: the SchemaInfo for MyEnum from section Enumeration types
872     { "name": "MyEnum", "meta-type": "enum",
873       "values": [ "value1", "value2", "value3" ] }
875 The SchemaInfo for a built-in type has the same name as the type in
876 the QAPI schema (see section Built-in Types), with one exception
877 detailed below.  It has variant member "json-type" that shows how
878 values of this type are encoded on the wire.
880 Example: the SchemaInfo for str
882     { "name": "str", "meta-type": "builtin", "json-type": "string" }
884 The QAPI schema supports a number of integer types that only differ in
885 how they map to C.  They are identical as far as SchemaInfo is
886 concerned.  Therefore, they get all mapped to a single type "int" in
887 SchemaInfo.
889 As explained above, type names are not part of the wire ABI.  Not even
890 the names of built-in types.  Clients should examine member
891 "json-type" instead of hard-coding names of built-in types.
894 == Code generation ==
896 Schemas are fed into five scripts to generate all the code/files that,
897 paired with the core QAPI libraries, comprise everything required to
898 take JSON commands read in by a Client JSON Protocol server, unmarshal
899 the arguments into the underlying C types, call into the corresponding
900 C function, map the response back to a Client JSON Protocol response
901 to be returned to the user, and introspect the commands.
903 As an example, we'll use the following schema, which describes a
904 single complex user-defined type, along with command which takes a
905 list of that type as a parameter, and returns a single element of that
906 type.  The user is responsible for writing the implementation of
907 qmp_my_command(); everything else is produced by the generator.
909     $ cat example-schema.json
910     { 'struct': 'UserDefOne',
911       'data': { 'integer': 'int', '*string': 'str' } }
913     { 'command': 'my-command',
914       'data': { 'arg1': ['UserDefOne'] },
915       'returns': 'UserDefOne' }
917     { 'event': 'MY_EVENT' }
919 For a more thorough look at generated code, the testsuite includes
920 tests/qapi-schema/qapi-schema-tests.json that covers more examples of
921 what the generator will accept, and compiles the resulting C code as
922 part of 'make check-unit'.
924 === scripts/qapi-types.py ===
926 Used to generate the C types defined by a schema, along with
927 supporting code. The following files are created:
929 $(prefix)qapi-types.h - C types corresponding to types defined in
930                         the schema you pass in
931 $(prefix)qapi-types.c - Cleanup functions for the above C types
933 The $(prefix) is an optional parameter used as a namespace to keep the
934 generated code from one schema/code-generation separated from others so code
935 can be generated/used from multiple schemas without clobbering previously
936 created code.
938 Example:
940     $ python scripts/qapi-types.py --output-dir="qapi-generated" \
941     --prefix="example-" example-schema.json
942     $ cat qapi-generated/example-qapi-types.h
943 [Uninteresting stuff omitted...]
945     #ifndef EXAMPLE_QAPI_TYPES_H
946     #define EXAMPLE_QAPI_TYPES_H
948 [Built-in types omitted...]
950     typedef struct UserDefOne UserDefOne;
952     typedef struct UserDefOneList UserDefOneList;
954     struct UserDefOne {
955         int64_t integer;
956         bool has_string;
957         char *string;
958     };
960     void qapi_free_UserDefOne(UserDefOne *obj);
962     struct UserDefOneList {
963         UserDefOneList *next;
964         UserDefOne *value;
965     };
967     void qapi_free_UserDefOneList(UserDefOneList *obj);
969     #endif
970     $ cat qapi-generated/example-qapi-types.c
971 [Uninteresting stuff omitted...]
973     void qapi_free_UserDefOne(UserDefOne *obj)
974     {
975         Visitor *v;
977         if (!obj) {
978             return;
979         }
981         v = qapi_dealloc_visitor_new();
982         visit_type_UserDefOne(v, NULL, &obj, NULL);
983         visit_free(v);
984     }
986     void qapi_free_UserDefOneList(UserDefOneList *obj)
987     {
988         Visitor *v;
990         if (!obj) {
991             return;
992         }
994         v = qapi_dealloc_visitor_new();
995         visit_type_UserDefOneList(v, NULL, &obj, NULL);
996         visit_free(v);
997     }
999 === scripts/qapi-visit.py ===
1001 Used to generate the visitor functions used to walk through and
1002 convert between a native QAPI C data structure and some other format
1003 (such as QObject); the generated functions are named visit_type_FOO()
1004 and visit_type_FOO_members().
1006 The following files are generated:
1008 $(prefix)qapi-visit.c: visitor function for a particular C type, used
1009                        to automagically convert QObjects into the
1010                        corresponding C type and vice-versa, as well
1011                        as for deallocating memory for an existing C
1012                        type
1014 $(prefix)qapi-visit.h: declarations for previously mentioned visitor
1015                        functions
1017 Example:
1019     $ python scripts/qapi-visit.py --output-dir="qapi-generated"
1020     --prefix="example-" example-schema.json
1021     $ cat qapi-generated/example-qapi-visit.h
1022 [Uninteresting stuff omitted...]
1024     #ifndef EXAMPLE_QAPI_VISIT_H
1025     #define EXAMPLE_QAPI_VISIT_H
1027 [Visitors for built-in types omitted...]
1029     void visit_type_UserDefOne_members(Visitor *v, UserDefOne *obj, Error **errp);
1030     void visit_type_UserDefOne(Visitor *v, const char *name, UserDefOne **obj, Error **errp);
1031     void visit_type_UserDefOneList(Visitor *v, const char *name, UserDefOneList **obj, Error **errp);
1033     #endif
1034     $ cat qapi-generated/example-qapi-visit.c
1035 [Uninteresting stuff omitted...]
1037     void visit_type_UserDefOne_members(Visitor *v, UserDefOne *obj, Error **errp)
1038     {
1039         Error *err = NULL;
1041         visit_type_int(v, "integer", &obj->integer, &err);
1042         if (err) {
1043             goto out;
1044         }
1045         if (visit_optional(v, "string", &obj->has_string)) {
1046             visit_type_str(v, "string", &obj->string, &err);
1047             if (err) {
1048                 goto out;
1049             }
1050         }
1052     out:
1053         error_propagate(errp, err);
1054     }
1056     void visit_type_UserDefOne(Visitor *v, const char *name, UserDefOne **obj, Error **errp)
1057     {
1058         Error *err = NULL;
1060         visit_start_struct(v, name, (void **)obj, sizeof(UserDefOne), &err);
1061         if (err) {
1062             goto out;
1063         }
1064         if (!*obj) {
1065             goto out_obj;
1066         }
1067         visit_type_UserDefOne_members(v, *obj, &err);
1068         if (err) {
1069             goto out_obj;
1070         }
1071         visit_check_struct(v, &err);
1072     out_obj:
1073         visit_end_struct(v, (void **)obj);
1074         if (err && visit_is_input(v)) {
1075             qapi_free_UserDefOne(*obj);
1076             *obj = NULL;
1077         }
1078     out:
1079         error_propagate(errp, err);
1080     }
1082     void visit_type_UserDefOneList(Visitor *v, const char *name, UserDefOneList **obj, Error **errp)
1083     {
1084         Error *err = NULL;
1085         UserDefOneList *tail;
1086         size_t size = sizeof(**obj);
1088         visit_start_list(v, name, (GenericList **)obj, size, &err);
1089         if (err) {
1090             goto out;
1091         }
1093         for (tail = *obj; tail;
1094              tail = (UserDefOneList *)visit_next_list(v, (GenericList *)tail, size)) {
1095             visit_type_UserDefOne(v, NULL, &tail->value, &err);
1096             if (err) {
1097                 break;
1098             }
1099         }
1101         visit_end_list(v, (void **)obj);
1102         if (err && visit_is_input(v)) {
1103             qapi_free_UserDefOneList(*obj);
1104             *obj = NULL;
1105         }
1106     out:
1107         error_propagate(errp, err);
1108     }
1110 === scripts/qapi-commands.py ===
1112 Used to generate the marshaling/dispatch functions for the commands
1113 defined in the schema. The generated code implements
1114 qmp_marshal_COMMAND() (registered automatically), and declares
1115 qmp_COMMAND() that the user must implement.  The following files are
1116 generated:
1118 $(prefix)qmp-marshal.c: command marshal/dispatch functions for each
1119                         QMP command defined in the schema. Functions
1120                         generated by qapi-visit.py are used to
1121                         convert QObjects received from the wire into
1122                         function parameters, and uses the same
1123                         visitor functions to convert native C return
1124                         values to QObjects from transmission back
1125                         over the wire.
1127 $(prefix)qmp-commands.h: Function prototypes for the QMP commands
1128                          specified in the schema.
1130 Example:
1132     $ python scripts/qapi-commands.py --output-dir="qapi-generated"
1133     --prefix="example-" example-schema.json
1134     $ cat qapi-generated/example-qmp-commands.h
1135 [Uninteresting stuff omitted...]
1137     #ifndef EXAMPLE_QMP_COMMANDS_H
1138     #define EXAMPLE_QMP_COMMANDS_H
1140     #include "example-qapi-types.h"
1141     #include "qapi/qmp/qdict.h"
1142     #include "qapi/error.h"
1144     UserDefOne *qmp_my_command(UserDefOneList *arg1, Error **errp);
1146     #endif
1147     $ cat qapi-generated/example-qmp-marshal.c
1148 [Uninteresting stuff omitted...]
1150     static void qmp_marshal_output_UserDefOne(UserDefOne *ret_in, QObject **ret_out, Error **errp)
1151     {
1152         Error *err = NULL;
1153         Visitor *v;
1155         v = qobject_output_visitor_new(ret_out);
1156         visit_type_UserDefOne(v, "unused", &ret_in, &err);
1157         if (!err) {
1158             visit_complete(v, ret_out);
1159         }
1160         error_propagate(errp, err);
1161         visit_free(v);
1162         v = qapi_dealloc_visitor_new();
1163         visit_type_UserDefOne(v, "unused", &ret_in, NULL);
1164         visit_free(v);
1165     }
1167     static void qmp_marshal_my_command(QDict *args, QObject **ret, Error **errp)
1168     {
1169         Error *err = NULL;
1170         UserDefOne *retval;
1171         Visitor *v;
1172         UserDefOneList *arg1 = NULL;
1174         v = qobject_input_visitor_new(QOBJECT(args));
1175         visit_start_struct(v, NULL, NULL, 0, &err);
1176         if (err) {
1177             goto out;
1178         }
1179         visit_type_UserDefOneList(v, "arg1", &arg1, &err);
1180         if (!err) {
1181             visit_check_struct(v, &err);
1182         }
1183         visit_end_struct(v, NULL);
1184         if (err) {
1185             goto out;
1186         }
1188         retval = qmp_my_command(arg1, &err);
1189         if (err) {
1190             goto out;
1191         }
1193         qmp_marshal_output_UserDefOne(retval, ret, &err);
1195     out:
1196         error_propagate(errp, err);
1197         visit_free(v);
1198         v = qapi_dealloc_visitor_new();
1199         visit_start_struct(v, NULL, NULL, 0, NULL);
1200         visit_type_UserDefOneList(v, "arg1", &arg1, NULL);
1201         visit_end_struct(v, NULL);
1202         visit_free(v);
1203     }
1205     static void qmp_init_marshal(void)
1206     {
1207         qmp_register_command("my-command", qmp_marshal_my_command, QCO_NO_OPTIONS);
1208     }
1210     qapi_init(qmp_init_marshal);
1212 === scripts/qapi-event.py ===
1214 Used to generate the event-related C code defined by a schema, with
1215 implementations for qapi_event_send_FOO(). The following files are
1216 created:
1218 $(prefix)qapi-event.h - Function prototypes for each event type, plus an
1219                         enumeration of all event names
1220 $(prefix)qapi-event.c - Implementation of functions to send an event
1222 Example:
1224     $ python scripts/qapi-event.py --output-dir="qapi-generated"
1225     --prefix="example-" example-schema.json
1226     $ cat qapi-generated/example-qapi-event.h
1227 [Uninteresting stuff omitted...]
1229     #ifndef EXAMPLE_QAPI_EVENT_H
1230     #define EXAMPLE_QAPI_EVENT_H
1232     #include "qapi/error.h"
1233     #include "qapi/qmp/qdict.h"
1234     #include "example-qapi-types.h"
1237     void qapi_event_send_my_event(Error **errp);
1239     typedef enum example_QAPIEvent {
1240         EXAMPLE_QAPI_EVENT_MY_EVENT = 0,
1241         EXAMPLE_QAPI_EVENT__MAX = 1,
1242     } example_QAPIEvent;
1244     extern const char *const example_QAPIEvent_lookup[];
1246     #endif
1247     $ cat qapi-generated/example-qapi-event.c
1248 [Uninteresting stuff omitted...]
1250     void qapi_event_send_my_event(Error **errp)
1251     {
1252         QDict *qmp;
1253         Error *err = NULL;
1254         QMPEventFuncEmit emit;
1255         emit = qmp_event_get_func_emit();
1256         if (!emit) {
1257             return;
1258         }
1260         qmp = qmp_event_build_dict("MY_EVENT");
1262         emit(EXAMPLE_QAPI_EVENT_MY_EVENT, qmp, &err);
1264         error_propagate(errp, err);
1265         QDECREF(qmp);
1266     }
1268     const char *const example_QAPIEvent_lookup[] = {
1269         [EXAMPLE_QAPI_EVENT_MY_EVENT] = "MY_EVENT",
1270         [EXAMPLE_QAPI_EVENT__MAX] = NULL,
1271     };
1273 === scripts/qapi-introspect.py ===
1275 Used to generate the introspection C code for a schema. The following
1276 files are created:
1278 $(prefix)qmp-introspect.c - Defines a string holding a JSON
1279                             description of the schema.
1280 $(prefix)qmp-introspect.h - Declares the above string.
1282 Example:
1284     $ python scripts/qapi-introspect.py --output-dir="qapi-generated"
1285     --prefix="example-" example-schema.json
1286     $ cat qapi-generated/example-qmp-introspect.h
1287 [Uninteresting stuff omitted...]
1289     #ifndef EXAMPLE_QMP_INTROSPECT_H
1290     #define EXAMPLE_QMP_INTROSPECT_H
1292     extern const char example_qmp_schema_json[];
1294     #endif
1295     $ cat qapi-generated/example-qmp-introspect.c
1296 [Uninteresting stuff omitted...]
1298     const char example_qmp_schema_json[] = "["
1299         "{\"arg-type\": \"0\", \"meta-type\": \"event\", \"name\": \"MY_EVENT\"}, "
1300         "{\"arg-type\": \"1\", \"meta-type\": \"command\", \"name\": \"my-command\", \"ret-type\": \"2\"}, "
1301         "{\"members\": [], \"meta-type\": \"object\", \"name\": \"0\"}, "
1302         "{\"members\": [{\"name\": \"arg1\", \"type\": \"[2]\"}], \"meta-type\": \"object\", \"name\": \"1\"}, "
1303         "{\"members\": [{\"name\": \"integer\", \"type\": \"int\"}, {\"default\": null, \"name\": \"string\", \"type\": \"str\"}], \"meta-type\": \"object\", \"name\": \"2\"}, "
1304         "{\"element-type\": \"2\", \"meta-type\": \"array\", \"name\": \"[2]\"}, "
1305         "{\"json-type\": \"int\", \"meta-type\": \"builtin\", \"name\": \"int\"}, "
1306         "{\"json-type\": \"string\", \"meta-type\": \"builtin\", \"name\": \"str\"}]";