ui: update keycodemapdb to get py3 fixes
[qemu/ar7.git] / docs / devel / qapi-code-gen.txt
blob06ab6990663b2a9876f0b681c5edd2d6c46840e1
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     # == Subsection 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 Extensions added after the expression was first released carry a
135 '(since x.y.z)' comment.
137 A tagged section starts with one of the following words:
138 "Note:"/"Notes:", "Since:", "Example"/"Examples", "Returns:", "TODO:".
139 The section ends with the start of a new section.
141 A 'Since: x.y.z' tagged section lists the release that introduced the
142 expression.
144 For example:
147 # @BlockStats:
149 # Statistics of a virtual block device or a block backing device.
151 # @device: If the stats are for a virtual block device, the name
152 #          corresponding to the virtual block device.
154 # @node-name: The node name of the device. (since 2.3)
156 # ... more members ...
158 # Since: 0.14.0
160 { 'struct': 'BlockStats',
161   'data': {'*device': 'str', '*node-name': 'str',
162            ... more members ... } }
165 # @query-blockstats:
167 # Query the @BlockStats for all virtual block devices.
169 # @query-nodes: If true, the command will query all the
170 #               block nodes ... explain, explain ...  (since 2.3)
172 # Returns: A list of @BlockStats for each virtual block devices.
174 # Since: 0.14.0
176 # Example:
178 # -> { "execute": "query-blockstats" }
179 # <- {
180 #      ... lots of output ...
181 #    }
184 { 'command': 'query-blockstats',
185   'data': { '*query-nodes': 'bool' },
186   'returns': ['BlockStats'] }
188 ==== Free-form documentation ====
190 A documentation block that isn't an expression documentation block is
191 a free-form documentation block.  These may be used to provide
192 additional text and structuring content.
195 === Schema overview ===
197 The schema sets up a series of types, as well as commands and events
198 that will use those types.  Forward references are allowed: the parser
199 scans in two passes, where the first pass learns all type names, and
200 the second validates the schema and generates the code.  This allows
201 the definition of complex structs that can have mutually recursive
202 types, and allows for indefinite nesting of Client JSON Protocol that
203 satisfies the schema.  A type name should not be defined more than
204 once.  It is permissible for the schema to contain additional types
205 not used by any commands or events in the Client JSON Protocol, for
206 the side effect of generated C code used internally.
208 There are eight top-level expressions recognized by the parser:
209 'include', 'pragma', 'command', 'struct', 'enum', 'union',
210 'alternate', and 'event'.  There are several groups of types: simple
211 types (a number of built-in types, such as 'int' and 'str'; as well as
212 enumerations), complex types (structs and two flavors of unions), and
213 alternate types (a choice between other types).  The 'command' and
214 'event' expressions can refer to existing types by name, or list an
215 anonymous type as a dictionary. Listing a type name inside an array
216 refers to a single-dimension array of that type; multi-dimension
217 arrays are not directly supported (although an array of a complex
218 struct that contains an array member is possible).
220 All names must begin with a letter, and contain only ASCII letters,
221 digits, hyphen, and underscore.  There are two exceptions: enum values
222 may start with a digit, and names that are downstream extensions (see
223 section Downstream extensions) start with underscore.
225 Names beginning with 'q_' are reserved for the generator, which uses
226 them for munging QMP names that resemble C keywords or other
227 problematic strings.  For example, a member named "default" in qapi
228 becomes "q_default" in the generated C code.
230 Types, commands, and events share a common namespace.  Therefore,
231 generally speaking, type definitions should always use CamelCase for
232 user-defined type names, while built-in types are lowercase.
234 Type names ending with 'Kind' or 'List' are reserved for the
235 generator, which uses them for implicit union enums and array types,
236 respectively.
238 Command names, and member names within a type, should be all lower
239 case with words separated by a hyphen.  However, some existing older
240 commands and complex types use underscore; when extending such
241 expressions, consistency is preferred over blindly avoiding
242 underscore.
244 Event names should be ALL_CAPS with words separated by underscore.
246 Member names starting with 'has-' or 'has_' are reserved for the
247 generator, which uses them for tracking optional members.
249 Any name (command, event, type, member, or enum value) beginning with
250 "x-" is marked experimental, and may be withdrawn or changed
251 incompatibly in a future release.
253 Pragma 'name-case-whitelist' lets you violate the rules on use of
254 upper and lower case.  Use for new code is strongly discouraged.
256 In the rest of this document, usage lines are given for each
257 expression type, with literal strings written in lower case and
258 placeholders written in capitals.  If a literal string includes a
259 prefix of '*', that key/value pair can be omitted from the expression.
260 For example, a usage statement that includes '*base':STRUCT-NAME
261 means that an expression has an optional key 'base', which if present
262 must have a value that forms a struct name.
265 === Built-in Types ===
267 The following types are predefined, and map to C as follows:
269   Schema    C          JSON
270   str       char *     any JSON string, UTF-8
271   number    double     any JSON number
272   int       int64_t    a JSON number without fractional part
273                        that fits into the C integer type
274   int8      int8_t     likewise
275   int16     int16_t    likewise
276   int32     int32_t    likewise
277   int64     int64_t    likewise
278   uint8     uint8_t    likewise
279   uint16    uint16_t   likewise
280   uint32    uint32_t   likewise
281   uint64    uint64_t   likewise
282   size      uint64_t   like uint64_t, except StringInputVisitor
283                        accepts size suffixes
284   bool      bool       JSON true or false
285   null      QNull *    JSON null
286   any       QObject *  any JSON value
287   QType     QType      JSON string matching enum QType values
290 === Include directives ===
292 Usage: { 'include': STRING }
294 The QAPI schema definitions can be modularized using the 'include' directive:
296  { 'include': 'path/to/file.json' }
298 The directive is evaluated recursively, and include paths are relative to the
299 file using the directive. Multiple includes of the same file are
300 idempotent.  No other keys should appear in the expression, and the include
301 value should be a string.
303 As a matter of style, it is a good idea to have all files be
304 self-contained, but at the moment, nothing prevents an included file
305 from making a forward reference to a type that is only introduced by
306 an outer file.  The parser may be made stricter in the future to
307 prevent incomplete include files.
310 === Pragma directives ===
312 Usage: { 'pragma': DICT }
314 The pragma directive lets you control optional generator behavior.
315 The dictionary's entries are pragma names and values.
317 Pragma's scope is currently the complete schema.  Setting the same
318 pragma to different values in parts of the schema doesn't work.
320 Pragma 'doc-required' takes a boolean value.  If true, documentation
321 is required.  Default is false.
323 Pragma 'returns-whitelist' takes a list of command names that may
324 violate the rules on permitted return types.  Default is none.
326 Pragma 'name-case-whitelist' takes a list of names that may violate
327 rules on use of upper- vs. lower-case letters.  Default is none.
330 === Struct types ===
332 Usage: { 'struct': STRING, 'data': DICT, '*base': STRUCT-NAME }
334 A struct is a dictionary containing a single 'data' key whose value is
335 a dictionary; the dictionary may be empty.  This corresponds to a
336 struct in C or an Object in JSON. Each value of the 'data' dictionary
337 must be the name of a type, or a one-element array containing a type
338 name.  An example of a struct is:
340  { 'struct': 'MyType',
341    'data': { 'member1': 'str', 'member2': 'int', '*member3': 'str' } }
343 The use of '*' as a prefix to the name means the member is optional in
344 the corresponding JSON protocol usage.
346 The default initialization value of an optional argument should not be changed
347 between versions of QEMU unless the new default maintains backward
348 compatibility to the user-visible behavior of the old default.
350 With proper documentation, this policy still allows some flexibility; for
351 example, documenting that a default of 0 picks an optimal buffer size allows
352 one release to declare the optimal size at 512 while another release declares
353 the optimal size at 4096 - the user-visible behavior is not the bytes used by
354 the buffer, but the fact that the buffer was optimal size.
356 On input structures (only mentioned in the 'data' side of a command), changing
357 from mandatory to optional is safe (older clients will supply the option, and
358 newer clients can benefit from the default); changing from optional to
359 mandatory is backwards incompatible (older clients may be omitting the option,
360 and must continue to work).
362 On output structures (only mentioned in the 'returns' side of a command),
363 changing from mandatory to optional is in general unsafe (older clients may be
364 expecting the member, and could crash if it is missing), although it
365 can be done if the only way that the optional argument will be omitted
366 is when it is triggered by the presence of a new input flag to the
367 command that older clients don't know to send.  Changing from optional
368 to mandatory is safe.
370 A structure that is used in both input and output of various commands
371 must consider the backwards compatibility constraints of both directions
372 of use.
374 A struct definition can specify another struct as its base.
375 In this case, the members of the base type are included as top-level members
376 of the new struct's dictionary in the Client JSON Protocol wire
377 format. An example definition is:
379  { 'struct': 'BlockdevOptionsGenericFormat', 'data': { 'file': 'str' } }
380  { 'struct': 'BlockdevOptionsGenericCOWFormat',
381    'base': 'BlockdevOptionsGenericFormat',
382    'data': { '*backing': 'str' } }
384 An example BlockdevOptionsGenericCOWFormat object on the wire could use
385 both members like this:
387  { "file": "/some/place/my-image",
388    "backing": "/some/place/my-backing-file" }
391 === Enumeration types ===
393 Usage: { 'enum': STRING, 'data': ARRAY-OF-STRING }
394        { 'enum': STRING, '*prefix': STRING, 'data': ARRAY-OF-STRING }
396 An enumeration type is a dictionary containing a single 'data' key
397 whose value is a list of strings.  An example enumeration is:
399  { 'enum': 'MyEnum', 'data': [ 'value1', 'value2', 'value3' ] }
401 Nothing prevents an empty enumeration, although it is probably not
402 useful.  The list of strings should be lower case; if an enum name
403 represents multiple words, use '-' between words.  The string 'max' is
404 not allowed as an enum value, and values should not be repeated.
406 The enum constants will be named by using a heuristic to turn the
407 type name into a set of underscore separated words. For the example
408 above, 'MyEnum' will turn into 'MY_ENUM' giving a constant name
409 of 'MY_ENUM_VALUE1' for the first value. If the default heuristic
410 does not result in a desirable name, the optional 'prefix' member
411 can be used when defining the enum.
413 The enumeration values are passed as strings over the Client JSON
414 Protocol, but are encoded as C enum integral values in generated code.
415 While the C code starts numbering at 0, it is better to use explicit
416 comparisons to enum values than implicit comparisons to 0; the C code
417 will also include a generated enum member ending in _MAX for tracking
418 the size of the enum, useful when using common functions for
419 converting between strings and enum values.  Since the wire format
420 always passes by name, it is acceptable to reorder or add new
421 enumeration members in any location without breaking clients of Client
422 JSON Protocol; however, removing enum values would break
423 compatibility.  For any struct that has a member that will only contain
424 a finite set of string values, using an enum type for that member is
425 better than open-coding the member to be type 'str'.
428 === Union types ===
430 Usage: { 'union': STRING, 'data': DICT }
431 or:    { 'union': STRING, 'data': DICT, 'base': STRUCT-NAME-OR-DICT,
432          'discriminator': ENUM-MEMBER-OF-BASE }
434 Union types are used to let the user choose between several different
435 variants for an object.  There are two flavors: simple (no
436 discriminator or base), and flat (both discriminator and base).  A union
437 type is defined using a data dictionary as explained in the following
438 paragraphs.  The data dictionary for either type of union must not
439 be empty.
441 A simple union type defines a mapping from automatic discriminator
442 values to data types like in this example:
444  { 'struct': 'BlockdevOptionsFile', 'data': { 'filename': 'str' } }
445  { 'struct': 'BlockdevOptionsQcow2',
446    'data': { 'backing': 'str', '*lazy-refcounts': 'bool' } }
448  { 'union': 'BlockdevOptionsSimple',
449    'data': { 'file': 'BlockdevOptionsFile',
450              'qcow2': 'BlockdevOptionsQcow2' } }
452 In the Client JSON Protocol, a simple union is represented by a
453 dictionary that contains the 'type' member as a discriminator, and a
454 'data' member that is of the specified data type corresponding to the
455 discriminator value, as in these examples:
457  { "type": "file", "data": { "filename": "/some/place/my-image" } }
458  { "type": "qcow2", "data": { "backing": "/some/place/my-image",
459                               "lazy-refcounts": true } }
461 The generated C code uses a struct containing a union. Additionally,
462 an implicit C enum 'NameKind' is created, corresponding to the union
463 'Name', for accessing the various branches of the union.  No branch of
464 the union can be named 'max', as this would collide with the implicit
465 enum.  The value for each branch can be of any type.
467 A flat union definition avoids nesting on the wire, and specifies a
468 set of common members that occur in all variants of the union.  The
469 'base' key must specify either a type name (the type must be a
470 struct, not a union), or a dictionary representing an anonymous type.
471 All branches of the union must be complex types, and the top-level
472 members of the union dictionary on the wire will be combination of
473 members from both the base type and the appropriate branch type (when
474 merging two dictionaries, there must be no keys in common).  The
475 'discriminator' member must be the name of a non-optional enum-typed
476 member of the base struct.
478 The following example enhances the above simple union example by
479 adding an optional common member 'read-only', renaming the
480 discriminator to something more applicable than the simple union's
481 default of 'type', and reducing the number of {} required on the wire:
483  { 'enum': 'BlockdevDriver', 'data': [ 'file', 'qcow2' ] }
484  { 'union': 'BlockdevOptions',
485    'base': { 'driver': 'BlockdevDriver', '*read-only': 'bool' },
486    'discriminator': 'driver',
487    'data': { 'file': 'BlockdevOptionsFile',
488              'qcow2': 'BlockdevOptionsQcow2' } }
490 Resulting in these JSON objects:
492  { "driver": "file", "read-only": true,
493    "filename": "/some/place/my-image" }
494  { "driver": "qcow2", "read-only": false,
495    "backing": "/some/place/my-image", "lazy-refcounts": true }
497 Notice that in a flat union, the discriminator name is controlled by
498 the user, but because it must map to a base member with enum type, the
499 code generator can ensure that branches exist for all values of the
500 enum (although the order of the keys need not match the declaration of
501 the enum).  In the resulting generated C data types, a flat union is
502 represented as a struct with the base members included directly, and
503 then a union of structures for each branch of the struct.
505 A simple union can always be re-written as a flat union where the base
506 class has a single member named 'type', and where each branch of the
507 union has a struct with a single member named 'data'.  That is,
509  { 'union': 'Simple', 'data': { 'one': 'str', 'two': 'int' } }
511 is identical on the wire to:
513  { 'enum': 'Enum', 'data': ['one', 'two'] }
514  { 'struct': 'Branch1', 'data': { 'data': 'str' } }
515  { 'struct': 'Branch2', 'data': { 'data': 'int' } }
516  { 'union': 'Flat': 'base': { 'type': 'Enum' }, 'discriminator': 'type',
517    'data': { 'one': 'Branch1', 'two': 'Branch2' } }
520 === Alternate types ===
522 Usage: { 'alternate': STRING, 'data': DICT }
524 An alternate type is one that allows a choice between two or more JSON
525 data types (string, integer, number, or object, but currently not
526 array) on the wire.  The definition is similar to a simple union type,
527 where each branch of the union names a QAPI type.  For example:
529  { 'alternate': 'BlockdevRef',
530    'data': { 'definition': 'BlockdevOptions',
531              'reference': 'str' } }
533 Unlike a union, the discriminator string is never passed on the wire
534 for the Client JSON Protocol.  Instead, the value's JSON type serves
535 as an implicit discriminator, which in turn means that an alternate
536 can only express a choice between types represented differently in
537 JSON.  If a branch is typed as the 'bool' built-in, the alternate
538 accepts true and false; if it is typed as any of the various numeric
539 built-ins, it accepts a JSON number; if it is typed as a 'str'
540 built-in or named enum type, it accepts a JSON string; if it is typed
541 as the 'null' built-in, it accepts JSON null; and if it is typed as a
542 complex type (struct or union), it accepts a JSON object.  Two
543 different complex types, for instance, aren't permitted, because both
544 are represented as a JSON object.
546 The example alternate declaration above allows using both of the
547 following example objects:
549  { "file": "my_existing_block_device_id" }
550  { "file": { "driver": "file",
551              "read-only": false,
552              "filename": "/tmp/mydisk.qcow2" } }
555 === Commands ===
557 Usage: { 'command': STRING, '*data': COMPLEX-TYPE-NAME-OR-DICT,
558          '*returns': TYPE-NAME, '*boxed': true,
559          '*gen': false, '*success-response': false }
561 Commands are defined by using a dictionary containing several members,
562 where three members are most common.  The 'command' member is a
563 mandatory string, and determines the "execute" value passed in a
564 Client JSON Protocol command exchange.
566 The 'data' argument maps to the "arguments" dictionary passed in as
567 part of a Client JSON Protocol command.  The 'data' member is optional
568 and defaults to {} (an empty dictionary).  If present, it must be the
569 string name of a complex type, or a dictionary that declares an
570 anonymous type with the same semantics as a 'struct' expression.
572 The 'returns' member describes what will appear in the "return" member
573 of a Client JSON Protocol reply on successful completion of a command.
574 The member is optional from the command declaration; if absent, the
575 "return" member will be an empty dictionary.  If 'returns' is present,
576 it must be the string name of a complex or built-in type, a
577 one-element array containing the name of a complex or built-in type.
578 To return anything else, you have to list the command in pragma
579 'returns-whitelist'.  If you do this, the command cannot be extended
580 to return additional information in the future.  Use of
581 'returns-whitelist' for new commands is strongly discouraged.
583 All commands in Client JSON Protocol use a dictionary to report
584 failure, with no way to specify that in QAPI.  Where the error return
585 is different than the usual GenericError class in order to help the
586 client react differently to certain error conditions, it is worth
587 documenting this in the comments before the command declaration.
589 Some example commands:
591  { 'command': 'my-first-command',
592    'data': { 'arg1': 'str', '*arg2': 'str' } }
593  { 'struct': 'MyType', 'data': { '*value': 'str' } }
594  { 'command': 'my-second-command',
595    'returns': [ 'MyType' ] }
597 which would validate this Client JSON Protocol transaction:
599  => { "execute": "my-first-command",
600       "arguments": { "arg1": "hello" } }
601  <= { "return": { } }
602  => { "execute": "my-second-command" }
603  <= { "return": [ { "value": "one" }, { } ] }
605 The generator emits a prototype for the user's function implementing
606 the command.  Normally, 'data' is a dictionary for an anonymous type,
607 or names a struct type (possibly empty, but not a union), and its
608 members are passed as separate arguments to this function.  If the
609 command definition includes a key 'boxed' with the boolean value true,
610 then 'data' is instead the name of any non-empty complex type
611 (struct, union, or alternate), and a pointer to that QAPI type is
612 passed as a single argument.
614 The generator also emits a marshalling function that extracts
615 arguments for the user's function out of an input QDict, calls the
616 user's function, and if it succeeded, builds an output QObject from
617 its return value.
619 In rare cases, QAPI cannot express a type-safe representation of a
620 corresponding Client JSON Protocol command.  You then have to suppress
621 generation of a marshalling function by including a key 'gen' with
622 boolean value false, and instead write your own function.  Please try
623 to avoid adding new commands that rely on this, and instead use
624 type-safe unions.  For an example of this usage:
626  { 'command': 'netdev_add',
627    'data': {'type': 'str', 'id': 'str'},
628    'gen': false }
630 Normally, the QAPI schema is used to describe synchronous exchanges,
631 where a response is expected.  But in some cases, the action of a
632 command is expected to change state in a way that a successful
633 response is not possible (although the command will still return a
634 normal dictionary error on failure).  When a successful reply is not
635 possible, the command expression should include the optional key
636 'success-response' with boolean value false.  So far, only QGA makes
637 use of this member.
640 === Events ===
642 Usage: { 'event': STRING, '*data': COMPLEX-TYPE-NAME-OR-DICT,
643          '*boxed': true }
645 Events are defined with the keyword 'event'.  It is not allowed to
646 name an event 'MAX', since the generator also produces a C enumeration
647 of all event names with a generated _MAX value at the end.  When
648 'data' is also specified, additional info will be included in the
649 event, with similar semantics to a 'struct' expression.  Finally there
650 will be C API generated in qapi-event.h; when called by QEMU code, a
651 message with timestamp will be emitted on the wire.
653 An example event is:
655 { 'event': 'EVENT_C',
656   'data': { '*a': 'int', 'b': 'str' } }
658 Resulting in this JSON object:
660 { "event": "EVENT_C",
661   "data": { "b": "test string" },
662   "timestamp": { "seconds": 1267020223, "microseconds": 435656 } }
664 The generator emits a function to send the event.  Normally, 'data' is
665 a dictionary for an anonymous type, or names a struct type (possibly
666 empty, but not a union), and its members are passed as separate
667 arguments to this function.  If the event definition includes a key
668 'boxed' with the boolean value true, then 'data' is instead the name of
669 any non-empty complex type (struct, union, or alternate), and a
670 pointer to that QAPI type is passed as a single argument.
673 === Downstream extensions ===
675 QAPI schema names that are externally visible, say in the Client JSON
676 Protocol, need to be managed with care.  Names starting with a
677 downstream prefix of the form __RFQDN_ are reserved for the downstream
678 who controls the valid, reverse fully qualified domain name RFQDN.
679 RFQDN may only contain ASCII letters, digits, hyphen and period.
681 Example: Red Hat, Inc. controls redhat.com, and may therefore add a
682 downstream command __com.redhat_drive-mirror.
685 == Client JSON Protocol introspection ==
687 Clients of a Client JSON Protocol commonly need to figure out what
688 exactly the server (QEMU) supports.
690 For this purpose, QMP provides introspection via command
691 query-qmp-schema.  QGA currently doesn't support introspection.
693 While Client JSON Protocol wire compatibility should be maintained
694 between qemu versions, we cannot make the same guarantees for
695 introspection stability.  For example, one version of qemu may provide
696 a non-variant optional member of a struct, and a later version rework
697 the member to instead be non-optional and associated with a variant.
698 Likewise, one version of qemu may list a member with open-ended type
699 'str', and a later version could convert it to a finite set of strings
700 via an enum type; or a member may be converted from a specific type to
701 an alternate that represents a choice between the original type and
702 something else.
704 query-qmp-schema returns a JSON array of SchemaInfo objects.  These
705 objects together describe the wire ABI, as defined in the QAPI schema.
706 There is no specified order to the SchemaInfo objects returned; a
707 client must search for a particular name throughout the entire array
708 to learn more about that name, but is at least guaranteed that there
709 will be no collisions between type, command, and event names.
711 However, the SchemaInfo can't reflect all the rules and restrictions
712 that apply to QMP.  It's interface introspection (figuring out what's
713 there), not interface specification.  The specification is in the QAPI
714 schema.  To understand how QMP is to be used, you need to study the
715 QAPI schema.
717 Like any other command, query-qmp-schema is itself defined in the QAPI
718 schema, along with the SchemaInfo type.  This text attempts to give an
719 overview how things work.  For details you need to consult the QAPI
720 schema.
722 SchemaInfo objects have common members "name" and "meta-type", and
723 additional variant members depending on the value of meta-type.
725 Each SchemaInfo object describes a wire ABI entity of a certain
726 meta-type: a command, event or one of several kinds of type.
728 SchemaInfo for commands and events have the same name as in the QAPI
729 schema.
731 Command and event names are part of the wire ABI, but type names are
732 not.  Therefore, the SchemaInfo for types have auto-generated
733 meaningless names.  For readability, the examples in this section use
734 meaningful type names instead.
736 To examine a type, start with a command or event using it, then follow
737 references by name.
739 QAPI schema definitions not reachable that way are omitted.
741 The SchemaInfo for a command has meta-type "command", and variant
742 members "arg-type" and "ret-type".  On the wire, the "arguments"
743 member of a client's "execute" command must conform to the object type
744 named by "arg-type".  The "return" member that the server passes in a
745 success response conforms to the type named by "ret-type".
747 If the command takes no arguments, "arg-type" names an object type
748 without members.  Likewise, if the command returns nothing, "ret-type"
749 names an object type without members.
751 Example: the SchemaInfo for command query-qmp-schema
753     { "name": "query-qmp-schema", "meta-type": "command",
754       "arg-type": "q_empty", "ret-type": "SchemaInfoList" }
756     Type "q_empty" is an automatic object type without members, and type
757     "SchemaInfoList" is the array of SchemaInfo type.
759 The SchemaInfo for an event has meta-type "event", and variant member
760 "arg-type".  On the wire, a "data" member that the server passes in an
761 event conforms to the object type named by "arg-type".
763 If the event carries no additional information, "arg-type" names an
764 object type without members.  The event may not have a data member on
765 the wire then.
767 Each command or event defined with dictionary-valued 'data' in the
768 QAPI schema implicitly defines an object type.
770 Example: the SchemaInfo for EVENT_C from section Events
772     { "name": "EVENT_C", "meta-type": "event",
773       "arg-type": "q_obj-EVENT_C-arg" }
775     Type "q_obj-EVENT_C-arg" is an implicitly defined object type with
776     the two members from the event's definition.
778 The SchemaInfo for struct and union types has meta-type "object".
780 The SchemaInfo for a struct type has variant member "members".
782 The SchemaInfo for a union type additionally has variant members "tag"
783 and "variants".
785 "members" is a JSON array describing the object's common members, if
786 any.  Each element is a JSON object with members "name" (the member's
787 name), "type" (the name of its type), and optionally "default".  The
788 member is optional if "default" is present.  Currently, "default" can
789 only have value null.  Other values are reserved for future
790 extensions.  The "members" array is in no particular order; clients
791 must search the entire object when learning whether a particular
792 member is supported.
794 Example: the SchemaInfo for MyType from section Struct types
796     { "name": "MyType", "meta-type": "object",
797       "members": [
798           { "name": "member1", "type": "str" },
799           { "name": "member2", "type": "int" },
800           { "name": "member3", "type": "str", "default": null } ] }
802 "tag" is the name of the common member serving as type tag.
803 "variants" is a JSON array describing the object's variant members.
804 Each element is a JSON object with members "case" (the value of type
805 tag this element applies to) and "type" (the name of an object type
806 that provides the variant members for this type tag value).  The
807 "variants" array is in no particular order, and is not guaranteed to
808 list cases in the same order as the corresponding "tag" enum type.
810 Example: the SchemaInfo for flat union BlockdevOptions from section
811 Union types
813     { "name": "BlockdevOptions", "meta-type": "object",
814       "members": [
815           { "name": "driver", "type": "BlockdevDriver" },
816           { "name": "read-only", "type": "bool", "default": null } ],
817       "tag": "driver",
818       "variants": [
819           { "case": "file", "type": "BlockdevOptionsFile" },
820           { "case": "qcow2", "type": "BlockdevOptionsQcow2" } ] }
822 Note that base types are "flattened": its members are included in the
823 "members" array.
825 A simple union implicitly defines an enumeration type for its implicit
826 discriminator (called "type" on the wire, see section Union types).
828 A simple union implicitly defines an object type for each of its
829 variants.
831 Example: the SchemaInfo for simple union BlockdevOptionsSimple from section
832 Union types
834     { "name": "BlockdevOptionsSimple", "meta-type": "object",
835       "members": [
836           { "name": "type", "type": "BlockdevOptionsSimpleKind" } ],
837       "tag": "type",
838       "variants": [
839           { "case": "file", "type": "q_obj-BlockdevOptionsFile-wrapper" },
840           { "case": "qcow2", "type": "q_obj-BlockdevOptionsQcow2-wrapper" } ] }
842     Enumeration type "BlockdevOptionsSimpleKind" and the object types
843     "q_obj-BlockdevOptionsFile-wrapper", "q_obj-BlockdevOptionsQcow2-wrapper"
844     are implicitly defined.
846 The SchemaInfo for an alternate type has meta-type "alternate", and
847 variant member "members".  "members" is a JSON array.  Each element is
848 a JSON object with member "type", which names a type.  Values of the
849 alternate type conform to exactly one of its member types.  There is
850 no guarantee on the order in which "members" will be listed.
852 Example: the SchemaInfo for BlockdevRef from section Alternate types
854     { "name": "BlockdevRef", "meta-type": "alternate",
855       "members": [
856           { "type": "BlockdevOptions" },
857           { "type": "str" } ] }
859 The SchemaInfo for an array type has meta-type "array", and variant
860 member "element-type", which names the array's element type.  Array
861 types are implicitly defined.  For convenience, the array's name may
862 resemble the element type; however, clients should examine member
863 "element-type" instead of making assumptions based on parsing member
864 "name".
866 Example: the SchemaInfo for ['str']
868     { "name": "[str]", "meta-type": "array",
869       "element-type": "str" }
871 The SchemaInfo for an enumeration type has meta-type "enum" and
872 variant member "values".  The values are listed in no particular
873 order; clients must search the entire enum when learning whether a
874 particular value is supported.
876 Example: the SchemaInfo for MyEnum from section Enumeration types
878     { "name": "MyEnum", "meta-type": "enum",
879       "values": [ "value1", "value2", "value3" ] }
881 The SchemaInfo for a built-in type has the same name as the type in
882 the QAPI schema (see section Built-in Types), with one exception
883 detailed below.  It has variant member "json-type" that shows how
884 values of this type are encoded on the wire.
886 Example: the SchemaInfo for str
888     { "name": "str", "meta-type": "builtin", "json-type": "string" }
890 The QAPI schema supports a number of integer types that only differ in
891 how they map to C.  They are identical as far as SchemaInfo is
892 concerned.  Therefore, they get all mapped to a single type "int" in
893 SchemaInfo.
895 As explained above, type names are not part of the wire ABI.  Not even
896 the names of built-in types.  Clients should examine member
897 "json-type" instead of hard-coding names of built-in types.
900 == Code generation ==
902 Schemas are fed into five scripts to generate all the code/files that,
903 paired with the core QAPI libraries, comprise everything required to
904 take JSON commands read in by a Client JSON Protocol server, unmarshal
905 the arguments into the underlying C types, call into the corresponding
906 C function, map the response back to a Client JSON Protocol response
907 to be returned to the user, and introspect the commands.
909 As an example, we'll use the following schema, which describes a
910 single complex user-defined type, along with command which takes a
911 list of that type as a parameter, and returns a single element of that
912 type.  The user is responsible for writing the implementation of
913 qmp_my_command(); everything else is produced by the generator.
915     $ cat example-schema.json
916     { 'struct': 'UserDefOne',
917       'data': { 'integer': 'int', '*string': 'str' } }
919     { 'command': 'my-command',
920       'data': { 'arg1': ['UserDefOne'] },
921       'returns': 'UserDefOne' }
923     { 'event': 'MY_EVENT' }
925 For a more thorough look at generated code, the testsuite includes
926 tests/qapi-schema/qapi-schema-tests.json that covers more examples of
927 what the generator will accept, and compiles the resulting C code as
928 part of 'make check-unit'.
930 === scripts/qapi-types.py ===
932 Used to generate the C types defined by a schema, along with
933 supporting code. The following files are created:
935 $(prefix)qapi-types.h - C types corresponding to types defined in
936                         the schema you pass in
937 $(prefix)qapi-types.c - Cleanup functions for the above C types
939 The $(prefix) is an optional parameter used as a namespace to keep the
940 generated code from one schema/code-generation separated from others so code
941 can be generated/used from multiple schemas without clobbering previously
942 created code.
944 Example:
946     $ python scripts/qapi-types.py --output-dir="qapi-generated" \
947     --prefix="example-" example-schema.json
948     $ cat qapi-generated/example-qapi-types.h
949 [Uninteresting stuff omitted...]
951     #ifndef EXAMPLE_QAPI_TYPES_H
952     #define EXAMPLE_QAPI_TYPES_H
954 [Built-in types omitted...]
956     typedef struct UserDefOne UserDefOne;
958     typedef struct UserDefOneList UserDefOneList;
960     typedef struct q_obj_my_command_arg q_obj_my_command_arg;
962     struct UserDefOne {
963         int64_t integer;
964         bool has_string;
965         char *string;
966     };
968     void qapi_free_UserDefOne(UserDefOne *obj);
970     struct UserDefOneList {
971         UserDefOneList *next;
972         UserDefOne *value;
973     };
975     void qapi_free_UserDefOneList(UserDefOneList *obj);
977     struct q_obj_my_command_arg {
978         UserDefOneList *arg1;
979     };
981     #endif
982     $ cat qapi-generated/example-qapi-types.c
983 [Uninteresting stuff omitted...]
985     void qapi_free_UserDefOne(UserDefOne *obj)
986     {
987         Visitor *v;
989         if (!obj) {
990             return;
991         }
993         v = qapi_dealloc_visitor_new();
994         visit_type_UserDefOne(v, NULL, &obj, NULL);
995         visit_free(v);
996     }
998     void qapi_free_UserDefOneList(UserDefOneList *obj)
999     {
1000         Visitor *v;
1002         if (!obj) {
1003             return;
1004         }
1006         v = qapi_dealloc_visitor_new();
1007         visit_type_UserDefOneList(v, NULL, &obj, NULL);
1008         visit_free(v);
1009     }
1011 === scripts/qapi-visit.py ===
1013 Used to generate the visitor functions used to walk through and
1014 convert between a native QAPI C data structure and some other format
1015 (such as QObject); the generated functions are named visit_type_FOO()
1016 and visit_type_FOO_members().
1018 The following files are generated:
1020 $(prefix)qapi-visit.c: visitor function for a particular C type, used
1021                        to automagically convert QObjects into the
1022                        corresponding C type and vice-versa, as well
1023                        as for deallocating memory for an existing C
1024                        type
1026 $(prefix)qapi-visit.h: declarations for previously mentioned visitor
1027                        functions
1029 Example:
1031     $ python scripts/qapi-visit.py --output-dir="qapi-generated"
1032     --prefix="example-" example-schema.json
1033     $ cat qapi-generated/example-qapi-visit.h
1034 [Uninteresting stuff omitted...]
1036     #ifndef EXAMPLE_QAPI_VISIT_H
1037     #define EXAMPLE_QAPI_VISIT_H
1039 [Visitors for built-in types omitted...]
1041     void visit_type_UserDefOne_members(Visitor *v, UserDefOne *obj, Error **errp);
1042     void visit_type_UserDefOne(Visitor *v, const char *name, UserDefOne **obj, Error **errp);
1043     void visit_type_UserDefOneList(Visitor *v, const char *name, UserDefOneList **obj, Error **errp);
1045     void visit_type_q_obj_my_command_arg_members(Visitor *v, q_obj_my_command_arg *obj, Error **errp);
1047     #endif
1048     $ cat qapi-generated/example-qapi-visit.c
1049 [Uninteresting stuff omitted...]
1051     void visit_type_UserDefOne_members(Visitor *v, UserDefOne *obj, Error **errp)
1052     {
1053         Error *err = NULL;
1055         visit_type_int(v, "integer", &obj->integer, &err);
1056         if (err) {
1057             goto out;
1058         }
1059         if (visit_optional(v, "string", &obj->has_string)) {
1060             visit_type_str(v, "string", &obj->string, &err);
1061             if (err) {
1062                 goto out;
1063             }
1064         }
1066     out:
1067         error_propagate(errp, err);
1068     }
1070     void visit_type_UserDefOne(Visitor *v, const char *name, UserDefOne **obj, Error **errp)
1071     {
1072         Error *err = NULL;
1074         visit_start_struct(v, name, (void **)obj, sizeof(UserDefOne), &err);
1075         if (err) {
1076             goto out;
1077         }
1078         if (!*obj) {
1079             goto out_obj;
1080         }
1081         visit_type_UserDefOne_members(v, *obj, &err);
1082         if (err) {
1083             goto out_obj;
1084         }
1085         visit_check_struct(v, &err);
1086     out_obj:
1087         visit_end_struct(v, (void **)obj);
1088         if (err && visit_is_input(v)) {
1089             qapi_free_UserDefOne(*obj);
1090             *obj = NULL;
1091         }
1092     out:
1093         error_propagate(errp, err);
1094     }
1096     void visit_type_UserDefOneList(Visitor *v, const char *name, UserDefOneList **obj, Error **errp)
1097     {
1098         Error *err = NULL;
1099         UserDefOneList *tail;
1100         size_t size = sizeof(**obj);
1102         visit_start_list(v, name, (GenericList **)obj, size, &err);
1103         if (err) {
1104             goto out;
1105         }
1107         for (tail = *obj; tail;
1108              tail = (UserDefOneList *)visit_next_list(v, (GenericList *)tail, size)) {
1109             visit_type_UserDefOne(v, NULL, &tail->value, &err);
1110             if (err) {
1111                 break;
1112             }
1113         }
1115         if (!err) {
1116             visit_check_list(v, &err);
1117         }
1118         visit_end_list(v, (void **)obj);
1119         if (err && visit_is_input(v)) {
1120             qapi_free_UserDefOneList(*obj);
1121             *obj = NULL;
1122         }
1123     out:
1124         error_propagate(errp, err);
1125     }
1127     void visit_type_q_obj_my_command_arg_members(Visitor *v, q_obj_my_command_arg *obj, Error **errp)
1128     {
1129         Error *err = NULL;
1131         visit_type_UserDefOneList(v, "arg1", &obj->arg1, &err);
1132         if (err) {
1133             goto out;
1134         }
1136     out:
1137         error_propagate(errp, err);
1138     }
1140 === scripts/qapi-commands.py ===
1142 Used to generate the marshaling/dispatch functions for the commands
1143 defined in the schema. The generated code implements
1144 qmp_marshal_COMMAND() (registered automatically), and declares
1145 qmp_COMMAND() that the user must implement.  The following files are
1146 generated:
1148 $(prefix)qmp-marshal.c: command marshal/dispatch functions for each
1149                         QMP command defined in the schema. Functions
1150                         generated by qapi-visit.py are used to
1151                         convert QObjects received from the wire into
1152                         function parameters, and uses the same
1153                         visitor functions to convert native C return
1154                         values to QObjects from transmission back
1155                         over the wire.
1157 $(prefix)qmp-commands.h: Function prototypes for the QMP commands
1158                          specified in the schema.
1160 Example:
1162     $ python scripts/qapi-commands.py --output-dir="qapi-generated"
1163     --prefix="example-" example-schema.json
1164     $ cat qapi-generated/example-qmp-commands.h
1165 [Uninteresting stuff omitted...]
1167     #ifndef EXAMPLE_QMP_COMMANDS_H
1168     #define EXAMPLE_QMP_COMMANDS_H
1170     #include "example-qapi-types.h"
1171     #include "qapi/qmp/qdict.h"
1172     #include "qapi/qmp/dispatch.h"
1173     #include "qapi/error.h"
1175     void example_qmp_init_marshal(QmpCommandList *cmds);
1176     UserDefOne *qmp_my_command(UserDefOneList *arg1, Error **errp);
1177     void qmp_marshal_my_command(QDict *args, QObject **ret, Error **errp);
1179     #endif
1180     $ cat qapi-generated/example-qmp-marshal.c
1181 [Uninteresting stuff omitted...]
1183     static void qmp_marshal_output_UserDefOne(UserDefOne *ret_in, QObject **ret_out, Error **errp)
1184     {
1185         Error *err = NULL;
1186         Visitor *v;
1188         v = qobject_output_visitor_new(ret_out);
1189         visit_type_UserDefOne(v, "unused", &ret_in, &err);
1190         if (!err) {
1191             visit_complete(v, ret_out);
1192         }
1193         error_propagate(errp, err);
1194         visit_free(v);
1195         v = qapi_dealloc_visitor_new();
1196         visit_type_UserDefOne(v, "unused", &ret_in, NULL);
1197         visit_free(v);
1198     }
1200     void qmp_marshal_my_command(QDict *args, QObject **ret, Error **errp)
1201     {
1202         Error *err = NULL;
1203         UserDefOne *retval;
1204         Visitor *v;
1205         q_obj_my_command_arg arg = {0};
1207         v = qobject_input_visitor_new(QOBJECT(args));
1208         visit_start_struct(v, NULL, NULL, 0, &err);
1209         if (err) {
1210             goto out;
1211         }
1212         visit_type_q_obj_my_command_arg_members(v, &arg, &err);
1213         if (!err) {
1214             visit_check_struct(v, &err);
1215         }
1216         visit_end_struct(v, NULL);
1217         if (err) {
1218             goto out;
1219         }
1221         retval = qmp_my_command(arg.arg1, &err);
1222         if (err) {
1223             goto out;
1224         }
1226         qmp_marshal_output_UserDefOne(retval, ret, &err);
1228     out:
1229         error_propagate(errp, err);
1230         visit_free(v);
1231         v = qapi_dealloc_visitor_new();
1232         visit_start_struct(v, NULL, NULL, 0, NULL);
1233         visit_type_q_obj_my_command_arg_members(v, &arg, NULL);
1234         visit_end_struct(v, NULL);
1235         visit_free(v);
1236     }
1238     void example_qmp_init_marshal(QmpCommandList *cmds)
1239     {
1240         QTAILQ_INIT(cmds);
1242         qmp_register_command(cmds, "my-command",
1243                              qmp_marshal_my_command, QCO_NO_OPTIONS);
1244     }
1246 === scripts/qapi-event.py ===
1248 Used to generate the event-related C code defined by a schema, with
1249 implementations for qapi_event_send_FOO(). The following files are
1250 created:
1252 $(prefix)qapi-event.h - Function prototypes for each event type, plus an
1253                         enumeration of all event names
1254 $(prefix)qapi-event.c - Implementation of functions to send an event
1256 Example:
1258     $ python scripts/qapi-event.py --output-dir="qapi-generated"
1259     --prefix="example-" example-schema.json
1260     $ cat qapi-generated/example-qapi-event.h
1261 [Uninteresting stuff omitted...]
1263     #ifndef EXAMPLE_QAPI_EVENT_H
1264     #define EXAMPLE_QAPI_EVENT_H
1266     #include "qapi/error.h"
1267     #include "qapi/qmp/qdict.h"
1268     #include "example-qapi-types.h"
1271     void qapi_event_send_my_event(Error **errp);
1273     typedef enum example_QAPIEvent {
1274         EXAMPLE_QAPI_EVENT_MY_EVENT = 0,
1275         EXAMPLE_QAPI_EVENT__MAX = 1,
1276     } example_QAPIEvent;
1278     #define example_QAPIEvent_str(val) \
1279         qapi_enum_lookup(example_QAPIEvent_lookup, (val))
1281     extern const char *const example_QAPIEvent_lookup[];
1283     #endif
1284     $ cat qapi-generated/example-qapi-event.c
1285 [Uninteresting stuff omitted...]
1287     void qapi_event_send_my_event(Error **errp)
1288     {
1289         QDict *qmp;
1290         Error *err = NULL;
1291         QMPEventFuncEmit emit;
1293         emit = qmp_event_get_func_emit();
1294         if (!emit) {
1295             return;
1296         }
1298         qmp = qmp_event_build_dict("MY_EVENT");
1300         emit(EXAMPLE_QAPI_EVENT_MY_EVENT, qmp, &err);
1302         error_propagate(errp, err);
1303         QDECREF(qmp);
1304     }
1306     const char *const example_QAPIEvent_lookup[] = {
1307         [EXAMPLE_QAPI_EVENT_MY_EVENT] = "MY_EVENT",
1308         [EXAMPLE_QAPI_EVENT__MAX] = NULL,
1309     };
1311 === scripts/qapi-introspect.py ===
1313 Used to generate the introspection C code for a schema. The following
1314 files are created:
1316 $(prefix)qmp-introspect.c - Defines a string holding a JSON
1317                             description of the schema.
1318 $(prefix)qmp-introspect.h - Declares the above string.
1320 Example:
1322     $ python scripts/qapi-introspect.py --output-dir="qapi-generated"
1323     --prefix="example-" example-schema.json
1324     $ cat qapi-generated/example-qmp-introspect.h
1325 [Uninteresting stuff omitted...]
1327     #ifndef EXAMPLE_QMP_INTROSPECT_H
1328     #define EXAMPLE_QMP_INTROSPECT_H
1330     extern const char example_qmp_schema_json[];
1332     #endif
1333     $ cat qapi-generated/example-qmp-introspect.c
1334 [Uninteresting stuff omitted...]
1336     const char example_qmp_schema_json[] = "["
1337         "{\"arg-type\": \"0\", \"meta-type\": \"event\", \"name\": \"MY_EVENT\"}, "
1338         "{\"arg-type\": \"1\", \"meta-type\": \"command\", \"name\": \"my-command\", \"ret-type\": \"2\"}, "
1339         "{\"members\": [], \"meta-type\": \"object\", \"name\": \"0\"}, "
1340         "{\"members\": [{\"name\": \"arg1\", \"type\": \"[2]\"}], \"meta-type\": \"object\", \"name\": \"1\"}, "
1341         "{\"members\": [{\"name\": \"integer\", \"type\": \"int\"}, {\"default\": null, \"name\": \"string\", \"type\": \"str\"}], \"meta-type\": \"object\", \"name\": \"2\"}, "
1342         "{\"element-type\": \"2\", \"meta-type\": \"array\", \"name\": \"[2]\"}, "
1343         "{\"json-type\": \"int\", \"meta-type\": \"builtin\", \"name\": \"int\"}, "
1344         "{\"json-type\": \"string\", \"meta-type\": \"builtin\", \"name\": \"str\"}]";