qemu-options.hx: add missing id=chr0 chardev argument in vhost-user example
[qemu/ar7.git] / docs / qapi-code-gen.txt
blob7eb7be12abe66d85626005444928859a5ae55d21
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 must be preceded by a
121 documentation block.  Such blocks are called expression documentation
122 blocks.
124 The documentation block consists of a first line naming the
125 expression, an optional overview, a description of each argument (for
126 commands and events) or member (for structs, unions and alternates),
127 and optional tagged sections.
129 FIXME: the parser accepts these things in almost any order.
131 Optional arguments / members are tagged with the phrase '#optional',
132 often with their default value; and extensions added after the
133 expression was first released are also given a '(since x.y.z)'
134 comment.
136 A tagged section starts with one of the following words:
137 "Note:"/"Notes:", "Since:", "Example"/"Examples", "Returns:", "TODO:".
138 The section ends with the start of a new section.
140 A 'Since: x.y.z' tagged section lists the release that introduced the
141 expression.
143 For example:
146 # @BlockStats:
148 # Statistics of a virtual block device or a block backing device.
150 # @device: #optional If the stats are for a virtual block device, the name
151 #          corresponding to the virtual block device.
153 # @node-name: #optional The node name of the device. (since 2.3)
155 # ... more members ...
157 # Since: 0.14.0
159 { 'struct': 'BlockStats',
160   'data': {'*device': 'str', '*node-name': 'str',
161            ... more members ... } }
164 # @query-blockstats:
166 # Query the @BlockStats for all virtual block devices.
168 # @query-nodes: #optional If true, the command will query all the
169 #               block nodes ... explain, explain ...  (since 2.3)
171 # Returns: A list of @BlockStats for each virtual block devices.
173 # Since: 0.14.0
175 # Example:
177 # -> { "execute": "query-blockstats" }
178 # <- {
179 #      ... lots of output ...
180 #    }
183 { 'command': 'query-blockstats',
184   'data': { '*query-nodes': 'bool' },
185   'returns': ['BlockStats'] }
187 ==== Free-form documentation ====
189 A documentation block that isn't an expression documentation block is
190 a free-form documentation block.  These may be used to provide
191 additional text and structuring content.
194 === Schema overview ===
196 The schema sets up a series of types, as well as commands and events
197 that will use those types.  Forward references are allowed: the parser
198 scans in two passes, where the first pass learns all type names, and
199 the second validates the schema and generates the code.  This allows
200 the definition of complex structs that can have mutually recursive
201 types, and allows for indefinite nesting of Client JSON Protocol that
202 satisfies the schema.  A type name should not be defined more than
203 once.  It is permissible for the schema to contain additional types
204 not used by any commands or events in the Client JSON Protocol, for
205 the side effect of generated C code used internally.
207 There are seven top-level expressions recognized by the parser:
208 'include', 'command', 'struct', 'enum', 'union', 'alternate', and
209 'event'.  There are several groups of types: simple types (a number of
210 built-in types, such as 'int' and 'str'; as well as enumerations),
211 complex types (structs and two flavors of unions), and alternate types
212 (a choice between other types).  The 'command' and 'event' expressions
213 can refer to existing types by name, or list an anonymous type as a
214 dictionary. Listing a type name inside an array refers to a
215 single-dimension array of that type; multi-dimension arrays are not
216 directly supported (although an array of a complex struct that
217 contains an array member is possible).
219 Types, commands, and events share a common namespace.  Therefore,
220 generally speaking, type definitions should always use CamelCase for
221 user-defined type names, while built-in types are lowercase. Type
222 definitions should not end in 'Kind', as this namespace is used for
223 creating implicit C enums for visiting union types, or in 'List', as
224 this namespace is used for creating array types.  Command names,
225 and member names within a type, should be all lower case with words
226 separated by a hyphen.  However, some existing older commands and
227 complex types use underscore; when extending such expressions,
228 consistency is preferred over blindly avoiding underscore.  Event
229 names should be ALL_CAPS with words separated by underscore.  Member
230 names cannot start with 'has-' or 'has_', as this is reserved for
231 tracking optional members.
233 Any name (command, event, type, member, or enum value) beginning with
234 "x-" is marked experimental, and may be withdrawn or changed
235 incompatibly in a future release.  All names must begin with a letter,
236 and contain only ASCII letters, digits, dash, and underscore.  There
237 are two exceptions: enum values may start with a digit, and any
238 extensions added by downstream vendors should start with a prefix
239 matching "__RFQDN_" (for the reverse-fully-qualified-domain-name of
240 the vendor), even if the rest of the name uses dash (example:
241 __com.redhat_drive-mirror).  Names beginning with 'q_' are reserved
242 for the generator: QMP names that resemble C keywords or other
243 problematic strings will be munged in C to use this prefix.  For
244 example, a member named "default" in qapi becomes "q_default" in the
245 generated C code.
247 In the rest of this document, usage lines are given for each
248 expression type, with literal strings written in lower case and
249 placeholders written in capitals.  If a literal string includes a
250 prefix of '*', that key/value pair can be omitted from the expression.
251 For example, a usage statement that includes '*base':STRUCT-NAME
252 means that an expression has an optional key 'base', which if present
253 must have a value that forms a struct name.
256 === Built-in Types ===
258 The following types are predefined, and map to C as follows:
260   Schema    C          JSON
261   str       char *     any JSON string, UTF-8
262   number    double     any JSON number
263   int       int64_t    a JSON number without fractional part
264                        that fits into the C integer type
265   int8      int8_t     likewise
266   int16     int16_t    likewise
267   int32     int32_t    likewise
268   int64     int64_t    likewise
269   uint8     uint8_t    likewise
270   uint16    uint16_t   likewise
271   uint32    uint32_t   likewise
272   uint64    uint64_t   likewise
273   size      uint64_t   like uint64_t, except StringInputVisitor
274                        accepts size suffixes
275   bool      bool       JSON true or false
276   any       QObject *  any JSON value
277   QType     QType      JSON string matching enum QType values
280 === Includes ===
282 Usage: { 'include': STRING }
284 The QAPI schema definitions can be modularized using the 'include' directive:
286  { 'include': 'path/to/file.json' }
288 The directive is evaluated recursively, and include paths are relative to the
289 file using the directive. Multiple includes of the same file are
290 idempotent.  No other keys should appear in the expression, and the include
291 value should be a string.
293 As a matter of style, it is a good idea to have all files be
294 self-contained, but at the moment, nothing prevents an included file
295 from making a forward reference to a type that is only introduced by
296 an outer file.  The parser may be made stricter in the future to
297 prevent incomplete include files.
300 === Struct types ===
302 Usage: { 'struct': STRING, 'data': DICT, '*base': STRUCT-NAME }
304 A struct is a dictionary containing a single 'data' key whose value is
305 a dictionary; the dictionary may be empty.  This corresponds to a
306 struct in C or an Object in JSON. Each value of the 'data' dictionary
307 must be the name of a type, or a one-element array containing a type
308 name.  An example of a struct is:
310  { 'struct': 'MyType',
311    'data': { 'member1': 'str', 'member2': 'int', '*member3': 'str' } }
313 The use of '*' as a prefix to the name means the member is optional in
314 the corresponding JSON protocol usage.
316 The default initialization value of an optional argument should not be changed
317 between versions of QEMU unless the new default maintains backward
318 compatibility to the user-visible behavior of the old default.
320 With proper documentation, this policy still allows some flexibility; for
321 example, documenting that a default of 0 picks an optimal buffer size allows
322 one release to declare the optimal size at 512 while another release declares
323 the optimal size at 4096 - the user-visible behavior is not the bytes used by
324 the buffer, but the fact that the buffer was optimal size.
326 On input structures (only mentioned in the 'data' side of a command), changing
327 from mandatory to optional is safe (older clients will supply the option, and
328 newer clients can benefit from the default); changing from optional to
329 mandatory is backwards incompatible (older clients may be omitting the option,
330 and must continue to work).
332 On output structures (only mentioned in the 'returns' side of a command),
333 changing from mandatory to optional is in general unsafe (older clients may be
334 expecting the member, and could crash if it is missing), although it
335 can be done if the only way that the optional argument will be omitted
336 is when it is triggered by the presence of a new input flag to the
337 command that older clients don't know to send.  Changing from optional
338 to mandatory is safe.
340 A structure that is used in both input and output of various commands
341 must consider the backwards compatibility constraints of both directions
342 of use.
344 A struct definition can specify another struct as its base.
345 In this case, the members of the base type are included as top-level members
346 of the new struct's dictionary in the Client JSON Protocol wire
347 format. An example definition is:
349  { 'struct': 'BlockdevOptionsGenericFormat', 'data': { 'file': 'str' } }
350  { 'struct': 'BlockdevOptionsGenericCOWFormat',
351    'base': 'BlockdevOptionsGenericFormat',
352    'data': { '*backing': 'str' } }
354 An example BlockdevOptionsGenericCOWFormat object on the wire could use
355 both members like this:
357  { "file": "/some/place/my-image",
358    "backing": "/some/place/my-backing-file" }
361 === Enumeration types ===
363 Usage: { 'enum': STRING, 'data': ARRAY-OF-STRING }
364        { 'enum': STRING, '*prefix': STRING, 'data': ARRAY-OF-STRING }
366 An enumeration type is a dictionary containing a single 'data' key
367 whose value is a list of strings.  An example enumeration is:
369  { 'enum': 'MyEnum', 'data': [ 'value1', 'value2', 'value3' ] }
371 Nothing prevents an empty enumeration, although it is probably not
372 useful.  The list of strings should be lower case; if an enum name
373 represents multiple words, use '-' between words.  The string 'max' is
374 not allowed as an enum value, and values should not be repeated.
376 The enum constants will be named by using a heuristic to turn the
377 type name into a set of underscore separated words. For the example
378 above, 'MyEnum' will turn into 'MY_ENUM' giving a constant name
379 of 'MY_ENUM_VALUE1' for the first value. If the default heuristic
380 does not result in a desirable name, the optional 'prefix' member
381 can be used when defining the enum.
383 The enumeration values are passed as strings over the Client JSON
384 Protocol, but are encoded as C enum integral values in generated code.
385 While the C code starts numbering at 0, it is better to use explicit
386 comparisons to enum values than implicit comparisons to 0; the C code
387 will also include a generated enum member ending in _MAX for tracking
388 the size of the enum, useful when using common functions for
389 converting between strings and enum values.  Since the wire format
390 always passes by name, it is acceptable to reorder or add new
391 enumeration members in any location without breaking clients of Client
392 JSON Protocol; however, removing enum values would break
393 compatibility.  For any struct that has a member that will only contain
394 a finite set of string values, using an enum type for that member is
395 better than open-coding the member to be type 'str'.
398 === Union types ===
400 Usage: { 'union': STRING, 'data': DICT }
401 or:    { 'union': STRING, 'data': DICT, 'base': STRUCT-NAME-OR-DICT,
402          'discriminator': ENUM-MEMBER-OF-BASE }
404 Union types are used to let the user choose between several different
405 variants for an object.  There are two flavors: simple (no
406 discriminator or base), and flat (both discriminator and base).  A union
407 type is defined using a data dictionary as explained in the following
408 paragraphs.  The data dictionary for either type of union must not
409 be empty.
411 A simple union type defines a mapping from automatic discriminator
412 values to data types like in this example:
414  { 'struct': 'BlockdevOptionsFile', 'data': { 'filename': 'str' } }
415  { 'struct': 'BlockdevOptionsQcow2',
416    'data': { 'backing': 'str', '*lazy-refcounts': 'bool' } }
418  { 'union': 'BlockdevOptionsSimple',
419    'data': { 'file': 'BlockdevOptionsFile',
420              'qcow2': 'BlockdevOptionsQcow2' } }
422 In the Client JSON Protocol, a simple union is represented by a
423 dictionary that contains the 'type' member as a discriminator, and a
424 'data' member that is of the specified data type corresponding to the
425 discriminator value, as in these examples:
427  { "type": "file", "data": { "filename": "/some/place/my-image" } }
428  { "type": "qcow2", "data": { "backing": "/some/place/my-image",
429                               "lazy-refcounts": true } }
431 The generated C code uses a struct containing a union. Additionally,
432 an implicit C enum 'NameKind' is created, corresponding to the union
433 'Name', for accessing the various branches of the union.  No branch of
434 the union can be named 'max', as this would collide with the implicit
435 enum.  The value for each branch can be of any type.
437 A flat union definition avoids nesting on the wire, and specifies a
438 set of common members that occur in all variants of the union.  The
439 'base' key must specify either a type name (the type must be a
440 struct, not a union), or a dictionary representing an anonymous type.
441 All branches of the union must be complex types, and the top-level
442 members of the union dictionary on the wire will be combination of
443 members from both the base type and the appropriate branch type (when
444 merging two dictionaries, there must be no keys in common).  The
445 'discriminator' member must be the name of a non-optional enum-typed
446 member of the base struct.
448 The following example enhances the above simple union example by
449 adding an optional common member 'read-only', renaming the
450 discriminator to something more applicable than the simple union's
451 default of 'type', and reducing the number of {} required on the wire:
453  { 'enum': 'BlockdevDriver', 'data': [ 'file', 'qcow2' ] }
454  { 'union': 'BlockdevOptions',
455    'base': { 'driver': 'BlockdevDriver', '*read-only': 'bool' },
456    'discriminator': 'driver',
457    'data': { 'file': 'BlockdevOptionsFile',
458              'qcow2': 'BlockdevOptionsQcow2' } }
460 Resulting in these JSON objects:
462  { "driver": "file", "read-only": true,
463    "filename": "/some/place/my-image" }
464  { "driver": "qcow2", "read-only": false,
465    "backing": "/some/place/my-image", "lazy-refcounts": true }
467 Notice that in a flat union, the discriminator name is controlled by
468 the user, but because it must map to a base member with enum type, the
469 code generator can ensure that branches exist for all values of the
470 enum (although the order of the keys need not match the declaration of
471 the enum).  In the resulting generated C data types, a flat union is
472 represented as a struct with the base members included directly, and
473 then a union of structures for each branch of the struct.
475 A simple union can always be re-written as a flat union where the base
476 class has a single member named 'type', and where each branch of the
477 union has a struct with a single member named 'data'.  That is,
479  { 'union': 'Simple', 'data': { 'one': 'str', 'two': 'int' } }
481 is identical on the wire to:
483  { 'enum': 'Enum', 'data': ['one', 'two'] }
484  { 'struct': 'Branch1', 'data': { 'data': 'str' } }
485  { 'struct': 'Branch2', 'data': { 'data': 'int' } }
486  { 'union': 'Flat': 'base': { 'type': 'Enum' }, 'discriminator': 'type',
487    'data': { 'one': 'Branch1', 'two': 'Branch2' } }
490 === Alternate types ===
492 Usage: { 'alternate': STRING, 'data': DICT }
494 An alternate type is one that allows a choice between two or more JSON
495 data types (string, integer, number, or object, but currently not
496 array) on the wire.  The definition is similar to a simple union type,
497 where each branch of the union names a QAPI type.  For example:
499  { 'alternate': 'BlockdevRef',
500    'data': { 'definition': 'BlockdevOptions',
501              'reference': 'str' } }
503 Unlike a union, the discriminator string is never passed on the wire
504 for the Client JSON Protocol.  Instead, the value's JSON type serves
505 as an implicit discriminator, which in turn means that an alternate
506 can only express a choice between types represented differently in
507 JSON.  If a branch is typed as the 'bool' built-in, the alternate
508 accepts true and false; if it is typed as any of the various numeric
509 built-ins, it accepts a JSON number; if it is typed as a 'str'
510 built-in or named enum type, it accepts a JSON string; and if it is
511 typed as a complex type (struct or union), it accepts a JSON object.
512 Two different complex types, for instance, aren't permitted, because
513 both are represented as a JSON object.
515 The example alternate declaration above allows using both of the
516 following example objects:
518  { "file": "my_existing_block_device_id" }
519  { "file": { "driver": "file",
520              "read-only": false,
521              "filename": "/tmp/mydisk.qcow2" } }
524 === Commands ===
526 Usage: { 'command': STRING, '*data': COMPLEX-TYPE-NAME-OR-DICT,
527          '*returns': TYPE-NAME, '*boxed': true,
528          '*gen': false, '*success-response': false }
530 Commands are defined by using a dictionary containing several members,
531 where three members are most common.  The 'command' member is a
532 mandatory string, and determines the "execute" value passed in a
533 Client JSON Protocol command exchange.
535 The 'data' argument maps to the "arguments" dictionary passed in as
536 part of a Client JSON Protocol command.  The 'data' member is optional
537 and defaults to {} (an empty dictionary).  If present, it must be the
538 string name of a complex type, or a dictionary that declares an
539 anonymous type with the same semantics as a 'struct' expression, with
540 one exception noted below when 'gen' is used.
542 The 'returns' member describes what will appear in the "return" member
543 of a Client JSON Protocol reply on successful completion of a command.
544 The member is optional from the command declaration; if absent, the
545 "return" member will be an empty dictionary.  If 'returns' is present,
546 it must be the string name of a complex or built-in type, a
547 one-element array containing the name of a complex or built-in type,
548 with one exception noted below when 'gen' is used.  Although it is
549 permitted to have the 'returns' member name a built-in type or an
550 array of built-in types, any command that does this cannot be extended
551 to return additional information in the future; thus, new commands
552 should strongly consider returning a dictionary-based type or an array
553 of dictionaries, even if the dictionary only contains one member at the
554 present.
556 All commands in Client JSON Protocol use a dictionary to report
557 failure, with no way to specify that in QAPI.  Where the error return
558 is different than the usual GenericError class in order to help the
559 client react differently to certain error conditions, it is worth
560 documenting this in the comments before the command declaration.
562 Some example commands:
564  { 'command': 'my-first-command',
565    'data': { 'arg1': 'str', '*arg2': 'str' } }
566  { 'struct': 'MyType', 'data': { '*value': 'str' } }
567  { 'command': 'my-second-command',
568    'returns': [ 'MyType' ] }
570 which would validate this Client JSON Protocol transaction:
572  => { "execute": "my-first-command",
573       "arguments": { "arg1": "hello" } }
574  <= { "return": { } }
575  => { "execute": "my-second-command" }
576  <= { "return": [ { "value": "one" }, { } ] }
578 The generator emits a prototype for the user's function implementing
579 the command.  Normally, 'data' is a dictionary for an anonymous type,
580 or names a struct type (possibly empty, but not a union), and its
581 members are passed as separate arguments to this function.  If the
582 command definition includes a key 'boxed' with the boolean value true,
583 then 'data' is instead the name of any non-empty complex type
584 (struct, union, or alternate), and a pointer to that QAPI type is
585 passed as a single argument.
587 The generator also emits a marshalling function that extracts
588 arguments for the user's function out of an input QDict, calls the
589 user's function, and if it succeeded, builds an output QObject from
590 its return value.
592 In rare cases, QAPI cannot express a type-safe representation of a
593 corresponding Client JSON Protocol command.  You then have to suppress
594 generation of a marshalling function by including a key 'gen' with
595 boolean value false, and instead write your own function.  Please try
596 to avoid adding new commands that rely on this, and instead use
597 type-safe unions.  For an example of this usage:
599  { 'command': 'netdev_add',
600    'data': {'type': 'str', 'id': 'str'},
601    'gen': false }
603 Normally, the QAPI schema is used to describe synchronous exchanges,
604 where a response is expected.  But in some cases, the action of a
605 command is expected to change state in a way that a successful
606 response is not possible (although the command will still return a
607 normal dictionary error on failure).  When a successful reply is not
608 possible, the command expression should include the optional key
609 'success-response' with boolean value false.  So far, only QGA makes
610 use of this member.
613 === Events ===
615 Usage: { 'event': STRING, '*data': COMPLEX-TYPE-NAME-OR-DICT,
616          '*boxed': true }
618 Events are defined with the keyword 'event'.  It is not allowed to
619 name an event 'MAX', since the generator also produces a C enumeration
620 of all event names with a generated _MAX value at the end.  When
621 'data' is also specified, additional info will be included in the
622 event, with similar semantics to a 'struct' expression.  Finally there
623 will be C API generated in qapi-event.h; when called by QEMU code, a
624 message with timestamp will be emitted on the wire.
626 An example event is:
628 { 'event': 'EVENT_C',
629   'data': { '*a': 'int', 'b': 'str' } }
631 Resulting in this JSON object:
633 { "event": "EVENT_C",
634   "data": { "b": "test string" },
635   "timestamp": { "seconds": 1267020223, "microseconds": 435656 } }
637 The generator emits a function to send the event.  Normally, 'data' is
638 a dictionary for an anonymous type, or names a struct type (possibly
639 empty, but not a union), and its members are passed as separate
640 arguments to this function.  If the event definition includes a key
641 'boxed' with the boolean value true, then 'data' is instead the name of
642 any non-empty complex type (struct, union, or alternate), and a
643 pointer to that QAPI type is passed as a single argument.
646 == Client JSON Protocol introspection ==
648 Clients of a Client JSON Protocol commonly need to figure out what
649 exactly the server (QEMU) supports.
651 For this purpose, QMP provides introspection via command
652 query-qmp-schema.  QGA currently doesn't support introspection.
654 While Client JSON Protocol wire compatibility should be maintained
655 between qemu versions, we cannot make the same guarantees for
656 introspection stability.  For example, one version of qemu may provide
657 a non-variant optional member of a struct, and a later version rework
658 the member to instead be non-optional and associated with a variant.
659 Likewise, one version of qemu may list a member with open-ended type
660 'str', and a later version could convert it to a finite set of strings
661 via an enum type; or a member may be converted from a specific type to
662 an alternate that represents a choice between the original type and
663 something else.
665 query-qmp-schema returns a JSON array of SchemaInfo objects.  These
666 objects together describe the wire ABI, as defined in the QAPI schema.
667 There is no specified order to the SchemaInfo objects returned; a
668 client must search for a particular name throughout the entire array
669 to learn more about that name, but is at least guaranteed that there
670 will be no collisions between type, command, and event names.
672 However, the SchemaInfo can't reflect all the rules and restrictions
673 that apply to QMP.  It's interface introspection (figuring out what's
674 there), not interface specification.  The specification is in the QAPI
675 schema.  To understand how QMP is to be used, you need to study the
676 QAPI schema.
678 Like any other command, query-qmp-schema is itself defined in the QAPI
679 schema, along with the SchemaInfo type.  This text attempts to give an
680 overview how things work.  For details you need to consult the QAPI
681 schema.
683 SchemaInfo objects have common members "name" and "meta-type", and
684 additional variant members depending on the value of meta-type.
686 Each SchemaInfo object describes a wire ABI entity of a certain
687 meta-type: a command, event or one of several kinds of type.
689 SchemaInfo for commands and events have the same name as in the QAPI
690 schema.
692 Command and event names are part of the wire ABI, but type names are
693 not.  Therefore, the SchemaInfo for types have auto-generated
694 meaningless names.  For readability, the examples in this section use
695 meaningful type names instead.
697 To examine a type, start with a command or event using it, then follow
698 references by name.
700 QAPI schema definitions not reachable that way are omitted.
702 The SchemaInfo for a command has meta-type "command", and variant
703 members "arg-type" and "ret-type".  On the wire, the "arguments"
704 member of a client's "execute" command must conform to the object type
705 named by "arg-type".  The "return" member that the server passes in a
706 success response conforms to the type named by "ret-type".
708 If the command takes no arguments, "arg-type" names an object type
709 without members.  Likewise, if the command returns nothing, "ret-type"
710 names an object type without members.
712 Example: the SchemaInfo for command query-qmp-schema
714     { "name": "query-qmp-schema", "meta-type": "command",
715       "arg-type": "q_empty", "ret-type": "SchemaInfoList" }
717     Type "q_empty" is an automatic object type without members, and type
718     "SchemaInfoList" is the array of SchemaInfo type.
720 The SchemaInfo for an event has meta-type "event", and variant member
721 "arg-type".  On the wire, a "data" member that the server passes in an
722 event conforms to the object type named by "arg-type".
724 If the event carries no additional information, "arg-type" names an
725 object type without members.  The event may not have a data member on
726 the wire then.
728 Each command or event defined with dictionary-valued 'data' in the
729 QAPI schema implicitly defines an object type.
731 Example: the SchemaInfo for EVENT_C from section Events
733     { "name": "EVENT_C", "meta-type": "event",
734       "arg-type": "q_obj-EVENT_C-arg" }
736     Type "q_obj-EVENT_C-arg" is an implicitly defined object type with
737     the two members from the event's definition.
739 The SchemaInfo for struct and union types has meta-type "object".
741 The SchemaInfo for a struct type has variant member "members".
743 The SchemaInfo for a union type additionally has variant members "tag"
744 and "variants".
746 "members" is a JSON array describing the object's common members, if
747 any.  Each element is a JSON object with members "name" (the member's
748 name), "type" (the name of its type), and optionally "default".  The
749 member is optional if "default" is present.  Currently, "default" can
750 only have value null.  Other values are reserved for future
751 extensions.  The "members" array is in no particular order; clients
752 must search the entire object when learning whether a particular
753 member is supported.
755 Example: the SchemaInfo for MyType from section Struct types
757     { "name": "MyType", "meta-type": "object",
758       "members": [
759           { "name": "member1", "type": "str" },
760           { "name": "member2", "type": "int" },
761           { "name": "member3", "type": "str", "default": null } ] }
763 "tag" is the name of the common member serving as type tag.
764 "variants" is a JSON array describing the object's variant members.
765 Each element is a JSON object with members "case" (the value of type
766 tag this element applies to) and "type" (the name of an object type
767 that provides the variant members for this type tag value).  The
768 "variants" array is in no particular order, and is not guaranteed to
769 list cases in the same order as the corresponding "tag" enum type.
771 Example: the SchemaInfo for flat union BlockdevOptions from section
772 Union types
774     { "name": "BlockdevOptions", "meta-type": "object",
775       "members": [
776           { "name": "driver", "type": "BlockdevDriver" },
777           { "name": "read-only", "type": "bool", "default": null } ],
778       "tag": "driver",
779       "variants": [
780           { "case": "file", "type": "BlockdevOptionsFile" },
781           { "case": "qcow2", "type": "BlockdevOptionsQcow2" } ] }
783 Note that base types are "flattened": its members are included in the
784 "members" array.
786 A simple union implicitly defines an enumeration type for its implicit
787 discriminator (called "type" on the wire, see section Union types).
789 A simple union implicitly defines an object type for each of its
790 variants.
792 Example: the SchemaInfo for simple union BlockdevOptionsSimple from section
793 Union types
795     { "name": "BlockdevOptionsSimple", "meta-type": "object",
796       "members": [
797           { "name": "type", "type": "BlockdevOptionsSimpleKind" } ],
798       "tag": "type",
799       "variants": [
800           { "case": "file", "type": "q_obj-BlockdevOptionsFile-wrapper" },
801           { "case": "qcow2", "type": "q_obj-BlockdevOptionsQcow2-wrapper" } ] }
803     Enumeration type "BlockdevOptionsSimpleKind" and the object types
804     "q_obj-BlockdevOptionsFile-wrapper", "q_obj-BlockdevOptionsQcow2-wrapper"
805     are implicitly defined.
807 The SchemaInfo for an alternate type has meta-type "alternate", and
808 variant member "members".  "members" is a JSON array.  Each element is
809 a JSON object with member "type", which names a type.  Values of the
810 alternate type conform to exactly one of its member types.  There is
811 no guarantee on the order in which "members" will be listed.
813 Example: the SchemaInfo for BlockdevRef from section Alternate types
815     { "name": "BlockdevRef", "meta-type": "alternate",
816       "members": [
817           { "type": "BlockdevOptions" },
818           { "type": "str" } ] }
820 The SchemaInfo for an array type has meta-type "array", and variant
821 member "element-type", which names the array's element type.  Array
822 types are implicitly defined.  For convenience, the array's name may
823 resemble the element type; however, clients should examine member
824 "element-type" instead of making assumptions based on parsing member
825 "name".
827 Example: the SchemaInfo for ['str']
829     { "name": "[str]", "meta-type": "array",
830       "element-type": "str" }
832 The SchemaInfo for an enumeration type has meta-type "enum" and
833 variant member "values".  The values are listed in no particular
834 order; clients must search the entire enum when learning whether a
835 particular value is supported.
837 Example: the SchemaInfo for MyEnum from section Enumeration types
839     { "name": "MyEnum", "meta-type": "enum",
840       "values": [ "value1", "value2", "value3" ] }
842 The SchemaInfo for a built-in type has the same name as the type in
843 the QAPI schema (see section Built-in Types), with one exception
844 detailed below.  It has variant member "json-type" that shows how
845 values of this type are encoded on the wire.
847 Example: the SchemaInfo for str
849     { "name": "str", "meta-type": "builtin", "json-type": "string" }
851 The QAPI schema supports a number of integer types that only differ in
852 how they map to C.  They are identical as far as SchemaInfo is
853 concerned.  Therefore, they get all mapped to a single type "int" in
854 SchemaInfo.
856 As explained above, type names are not part of the wire ABI.  Not even
857 the names of built-in types.  Clients should examine member
858 "json-type" instead of hard-coding names of built-in types.
861 == Code generation ==
863 Schemas are fed into five scripts to generate all the code/files that,
864 paired with the core QAPI libraries, comprise everything required to
865 take JSON commands read in by a Client JSON Protocol server, unmarshal
866 the arguments into the underlying C types, call into the corresponding
867 C function, map the response back to a Client JSON Protocol response
868 to be returned to the user, and introspect the commands.
870 As an example, we'll use the following schema, which describes a
871 single complex user-defined type, along with command which takes a
872 list of that type as a parameter, and returns a single element of that
873 type.  The user is responsible for writing the implementation of
874 qmp_my_command(); everything else is produced by the generator.
876     $ cat example-schema.json
877     { 'struct': 'UserDefOne',
878       'data': { 'integer': 'int', '*string': 'str' } }
880     { 'command': 'my-command',
881       'data': { 'arg1': ['UserDefOne'] },
882       'returns': 'UserDefOne' }
884     { 'event': 'MY_EVENT' }
886 For a more thorough look at generated code, the testsuite includes
887 tests/qapi-schema/qapi-schema-tests.json that covers more examples of
888 what the generator will accept, and compiles the resulting C code as
889 part of 'make check-unit'.
891 === scripts/qapi-types.py ===
893 Used to generate the C types defined by a schema, along with
894 supporting code. The following files are created:
896 $(prefix)qapi-types.h - C types corresponding to types defined in
897                         the schema you pass in
898 $(prefix)qapi-types.c - Cleanup functions for the above C types
900 The $(prefix) is an optional parameter used as a namespace to keep the
901 generated code from one schema/code-generation separated from others so code
902 can be generated/used from multiple schemas without clobbering previously
903 created code.
905 Example:
907     $ python scripts/qapi-types.py --output-dir="qapi-generated" \
908     --prefix="example-" example-schema.json
909     $ cat qapi-generated/example-qapi-types.h
910 [Uninteresting stuff omitted...]
912     #ifndef EXAMPLE_QAPI_TYPES_H
913     #define EXAMPLE_QAPI_TYPES_H
915 [Built-in types omitted...]
917     typedef struct UserDefOne UserDefOne;
919     typedef struct UserDefOneList UserDefOneList;
921     struct UserDefOne {
922         int64_t integer;
923         bool has_string;
924         char *string;
925     };
927     void qapi_free_UserDefOne(UserDefOne *obj);
929     struct UserDefOneList {
930         UserDefOneList *next;
931         UserDefOne *value;
932     };
934     void qapi_free_UserDefOneList(UserDefOneList *obj);
936     #endif
937     $ cat qapi-generated/example-qapi-types.c
938 [Uninteresting stuff omitted...]
940     void qapi_free_UserDefOne(UserDefOne *obj)
941     {
942         Visitor *v;
944         if (!obj) {
945             return;
946         }
948         v = qapi_dealloc_visitor_new();
949         visit_type_UserDefOne(v, NULL, &obj, NULL);
950         visit_free(v);
951     }
953     void qapi_free_UserDefOneList(UserDefOneList *obj)
954     {
955         Visitor *v;
957         if (!obj) {
958             return;
959         }
961         v = qapi_dealloc_visitor_new();
962         visit_type_UserDefOneList(v, NULL, &obj, NULL);
963         visit_free(v);
964     }
966 === scripts/qapi-visit.py ===
968 Used to generate the visitor functions used to walk through and
969 convert between a native QAPI C data structure and some other format
970 (such as QObject); the generated functions are named visit_type_FOO()
971 and visit_type_FOO_members().
973 The following files are generated:
975 $(prefix)qapi-visit.c: visitor function for a particular C type, used
976                        to automagically convert QObjects into the
977                        corresponding C type and vice-versa, as well
978                        as for deallocating memory for an existing C
979                        type
981 $(prefix)qapi-visit.h: declarations for previously mentioned visitor
982                        functions
984 Example:
986     $ python scripts/qapi-visit.py --output-dir="qapi-generated"
987     --prefix="example-" example-schema.json
988     $ cat qapi-generated/example-qapi-visit.h
989 [Uninteresting stuff omitted...]
991     #ifndef EXAMPLE_QAPI_VISIT_H
992     #define EXAMPLE_QAPI_VISIT_H
994 [Visitors for built-in types omitted...]
996     void visit_type_UserDefOne_members(Visitor *v, UserDefOne *obj, Error **errp);
997     void visit_type_UserDefOne(Visitor *v, const char *name, UserDefOne **obj, Error **errp);
998     void visit_type_UserDefOneList(Visitor *v, const char *name, UserDefOneList **obj, Error **errp);
1000     #endif
1001     $ cat qapi-generated/example-qapi-visit.c
1002 [Uninteresting stuff omitted...]
1004     void visit_type_UserDefOne_members(Visitor *v, UserDefOne *obj, Error **errp)
1005     {
1006         Error *err = NULL;
1008         visit_type_int(v, "integer", &obj->integer, &err);
1009         if (err) {
1010             goto out;
1011         }
1012         if (visit_optional(v, "string", &obj->has_string)) {
1013             visit_type_str(v, "string", &obj->string, &err);
1014             if (err) {
1015                 goto out;
1016             }
1017         }
1019     out:
1020         error_propagate(errp, err);
1021     }
1023     void visit_type_UserDefOne(Visitor *v, const char *name, UserDefOne **obj, Error **errp)
1024     {
1025         Error *err = NULL;
1027         visit_start_struct(v, name, (void **)obj, sizeof(UserDefOne), &err);
1028         if (err) {
1029             goto out;
1030         }
1031         if (!*obj) {
1032             goto out_obj;
1033         }
1034         visit_type_UserDefOne_members(v, *obj, &err);
1035         if (err) {
1036             goto out_obj;
1037         }
1038         visit_check_struct(v, &err);
1039     out_obj:
1040         visit_end_struct(v, (void **)obj);
1041         if (err && visit_is_input(v)) {
1042             qapi_free_UserDefOne(*obj);
1043             *obj = NULL;
1044         }
1045     out:
1046         error_propagate(errp, err);
1047     }
1049     void visit_type_UserDefOneList(Visitor *v, const char *name, UserDefOneList **obj, Error **errp)
1050     {
1051         Error *err = NULL;
1052         UserDefOneList *tail;
1053         size_t size = sizeof(**obj);
1055         visit_start_list(v, name, (GenericList **)obj, size, &err);
1056         if (err) {
1057             goto out;
1058         }
1060         for (tail = *obj; tail;
1061              tail = (UserDefOneList *)visit_next_list(v, (GenericList *)tail, size)) {
1062             visit_type_UserDefOne(v, NULL, &tail->value, &err);
1063             if (err) {
1064                 break;
1065             }
1066         }
1068         visit_end_list(v, (void **)obj);
1069         if (err && visit_is_input(v)) {
1070             qapi_free_UserDefOneList(*obj);
1071             *obj = NULL;
1072         }
1073     out:
1074         error_propagate(errp, err);
1075     }
1077 === scripts/qapi-commands.py ===
1079 Used to generate the marshaling/dispatch functions for the commands
1080 defined in the schema. The generated code implements
1081 qmp_marshal_COMMAND() (registered automatically), and declares
1082 qmp_COMMAND() that the user must implement.  The following files are
1083 generated:
1085 $(prefix)qmp-marshal.c: command marshal/dispatch functions for each
1086                         QMP command defined in the schema. Functions
1087                         generated by qapi-visit.py are used to
1088                         convert QObjects received from the wire into
1089                         function parameters, and uses the same
1090                         visitor functions to convert native C return
1091                         values to QObjects from transmission back
1092                         over the wire.
1094 $(prefix)qmp-commands.h: Function prototypes for the QMP commands
1095                          specified in the schema.
1097 Example:
1099     $ python scripts/qapi-commands.py --output-dir="qapi-generated"
1100     --prefix="example-" example-schema.json
1101     $ cat qapi-generated/example-qmp-commands.h
1102 [Uninteresting stuff omitted...]
1104     #ifndef EXAMPLE_QMP_COMMANDS_H
1105     #define EXAMPLE_QMP_COMMANDS_H
1107     #include "example-qapi-types.h"
1108     #include "qapi/qmp/qdict.h"
1109     #include "qapi/error.h"
1111     UserDefOne *qmp_my_command(UserDefOneList *arg1, Error **errp);
1113     #endif
1114     $ cat qapi-generated/example-qmp-marshal.c
1115 [Uninteresting stuff omitted...]
1117     static void qmp_marshal_output_UserDefOne(UserDefOne *ret_in, QObject **ret_out, Error **errp)
1118     {
1119         Error *err = NULL;
1120         Visitor *v;
1122         v = qobject_output_visitor_new(ret_out);
1123         visit_type_UserDefOne(v, "unused", &ret_in, &err);
1124         if (!err) {
1125             visit_complete(v, ret_out);
1126         }
1127         error_propagate(errp, err);
1128         visit_free(v);
1129         v = qapi_dealloc_visitor_new();
1130         visit_type_UserDefOne(v, "unused", &ret_in, NULL);
1131         visit_free(v);
1132     }
1134     static void qmp_marshal_my_command(QDict *args, QObject **ret, Error **errp)
1135     {
1136         Error *err = NULL;
1137         UserDefOne *retval;
1138         Visitor *v;
1139         UserDefOneList *arg1 = NULL;
1141         v = qobject_input_visitor_new(QOBJECT(args), true);
1142         visit_start_struct(v, NULL, NULL, 0, &err);
1143         if (err) {
1144             goto out;
1145         }
1146         visit_type_UserDefOneList(v, "arg1", &arg1, &err);
1147         if (!err) {
1148             visit_check_struct(v, &err);
1149         }
1150         visit_end_struct(v, NULL);
1151         if (err) {
1152             goto out;
1153         }
1155         retval = qmp_my_command(arg1, &err);
1156         if (err) {
1157             goto out;
1158         }
1160         qmp_marshal_output_UserDefOne(retval, ret, &err);
1162     out:
1163         error_propagate(errp, err);
1164         visit_free(v);
1165         v = qapi_dealloc_visitor_new();
1166         visit_start_struct(v, NULL, NULL, 0, NULL);
1167         visit_type_UserDefOneList(v, "arg1", &arg1, NULL);
1168         visit_end_struct(v, NULL);
1169         visit_free(v);
1170     }
1172     static void qmp_init_marshal(void)
1173     {
1174         qmp_register_command("my-command", qmp_marshal_my_command, QCO_NO_OPTIONS);
1175     }
1177     qapi_init(qmp_init_marshal);
1179 === scripts/qapi-event.py ===
1181 Used to generate the event-related C code defined by a schema, with
1182 implementations for qapi_event_send_FOO(). The following files are
1183 created:
1185 $(prefix)qapi-event.h - Function prototypes for each event type, plus an
1186                         enumeration of all event names
1187 $(prefix)qapi-event.c - Implementation of functions to send an event
1189 Example:
1191     $ python scripts/qapi-event.py --output-dir="qapi-generated"
1192     --prefix="example-" example-schema.json
1193     $ cat qapi-generated/example-qapi-event.h
1194 [Uninteresting stuff omitted...]
1196     #ifndef EXAMPLE_QAPI_EVENT_H
1197     #define EXAMPLE_QAPI_EVENT_H
1199     #include "qapi/error.h"
1200     #include "qapi/qmp/qdict.h"
1201     #include "example-qapi-types.h"
1204     void qapi_event_send_my_event(Error **errp);
1206     typedef enum example_QAPIEvent {
1207         EXAMPLE_QAPI_EVENT_MY_EVENT = 0,
1208         EXAMPLE_QAPI_EVENT__MAX = 1,
1209     } example_QAPIEvent;
1211     extern const char *const example_QAPIEvent_lookup[];
1213     #endif
1214     $ cat qapi-generated/example-qapi-event.c
1215 [Uninteresting stuff omitted...]
1217     void qapi_event_send_my_event(Error **errp)
1218     {
1219         QDict *qmp;
1220         Error *err = NULL;
1221         QMPEventFuncEmit emit;
1222         emit = qmp_event_get_func_emit();
1223         if (!emit) {
1224             return;
1225         }
1227         qmp = qmp_event_build_dict("MY_EVENT");
1229         emit(EXAMPLE_QAPI_EVENT_MY_EVENT, qmp, &err);
1231         error_propagate(errp, err);
1232         QDECREF(qmp);
1233     }
1235     const char *const example_QAPIEvent_lookup[] = {
1236         [EXAMPLE_QAPI_EVENT_MY_EVENT] = "MY_EVENT",
1237         [EXAMPLE_QAPI_EVENT__MAX] = NULL,
1238     };
1240 === scripts/qapi-introspect.py ===
1242 Used to generate the introspection C code for a schema. The following
1243 files are created:
1245 $(prefix)qmp-introspect.c - Defines a string holding a JSON
1246                             description of the schema.
1247 $(prefix)qmp-introspect.h - Declares the above string.
1249 Example:
1251     $ python scripts/qapi-introspect.py --output-dir="qapi-generated"
1252     --prefix="example-" example-schema.json
1253     $ cat qapi-generated/example-qmp-introspect.h
1254 [Uninteresting stuff omitted...]
1256     #ifndef EXAMPLE_QMP_INTROSPECT_H
1257     #define EXAMPLE_QMP_INTROSPECT_H
1259     extern const char example_qmp_schema_json[];
1261     #endif
1262     $ cat qapi-generated/example-qmp-introspect.c
1263 [Uninteresting stuff omitted...]
1265     const char example_qmp_schema_json[] = "["
1266         "{\"arg-type\": \"0\", \"meta-type\": \"event\", \"name\": \"MY_EVENT\"}, "
1267         "{\"arg-type\": \"1\", \"meta-type\": \"command\", \"name\": \"my-command\", \"ret-type\": \"2\"}, "
1268         "{\"members\": [], \"meta-type\": \"object\", \"name\": \"0\"}, "
1269         "{\"members\": [{\"name\": \"arg1\", \"type\": \"[2]\"}], \"meta-type\": \"object\", \"name\": \"1\"}, "
1270         "{\"members\": [{\"name\": \"integer\", \"type\": \"int\"}, {\"default\": null, \"name\": \"string\", \"type\": \"str\"}], \"meta-type\": \"object\", \"name\": \"2\"}, "
1271         "{\"element-type\": \"2\", \"meta-type\": \"array\", \"name\": \"[2]\"}, "
1272         "{\"json-type\": \"int\", \"meta-type\": \"builtin\", \"name\": \"int\"}, "
1273         "{\"json-type\": \"string\", \"meta-type\": \"builtin\", \"name\": \"str\"}]";