ee17ccb20040e8e1b9dd66f352f01be02da80821
[dpdk.git] / doc / guides / contributing / abi_policy.rst
1 ..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2     Copyright 2019 The DPDK contributors
3
4 ABI Policy
5 ==========
6
7 Description
8 -----------
9
10 This document details the management policy that ensures the long-term stability
11 of the DPDK ABI and API.
12
13 General Guidelines
14 ------------------
15
16 #. Major ABI versions are declared no more frequently than yearly. Compatibility
17    with the major ABI version is mandatory in subsequent releases until a new
18    major ABI version is declared.
19 #. Major ABI versions are usually but not always declared aligned with a
20    :ref:`LTS release <stable_lts_releases>`.
21 #. The ABI version is managed at a project level in DPDK, and is reflected in
22    all non-experimental :ref:`library's soname <what_is_soname>`.
23 #. The ABI should be preserved and not changed lightly. ABI changes must follow
24    the outlined :ref:`deprecation process <abi_changes>`.
25 #. The addition of symbols is generally not problematic. The modification of
26    symbols is managed with :ref:`ABI Versioning <abi_versioning>`.
27 #. The removal of symbols is considered an :ref:`ABI breakage <abi_breakages>`,
28    once approved these will form part of the next ABI version.
29 #. Libraries or APIs marked as :ref:`experimental <experimental_apis>` may
30    change without constraint, as they are not considered part of an ABI version.
31    Experimental libraries have the major ABI version ``0``.
32 #. Updates to the :ref:`minimum hardware requirements <hw_rqmts>`, which drop
33    support for hardware which was previously supported, should be treated as an
34    ABI change.
35
36 .. note::
37
38    In 2019, the DPDK community stated its intention to move to ABI stable
39    releases, over a number of release cycles. This change begins with
40    maintaining ABI stability through one year of DPDK releases starting from
41    DPDK 19.11. This policy will be reviewed in 2020, with intention of
42    lengthening the stability period. Additional implementation detail can be
43    found in the :ref:`release notes <20_02_abi_changes>`.
44
45 What is an ABI?
46 ~~~~~~~~~~~~~~~
47
48 An ABI (Application Binary Interface) is the set of runtime interfaces exposed
49 by a library. It is similar to an API (Application Programming Interface) but
50 is the result of compilation.  It is also effectively cloned when applications
51 link to dynamic libraries.  That is to say when an application is compiled to
52 link against dynamic libraries, it is assumed that the ABI remains constant
53 between the time the application is compiled/linked, and the time that it runs.
54 Therefore, in the case of dynamic linking, it is critical that an ABI is
55 preserved, or (when modified), done in such a way that the application is unable
56 to behave improperly or in an unexpected fashion.
57
58 .. _figure_what_is_an_abi:
59
60 .. figure:: img/what_is_an_abi.*
61
62             Illustration of DPDK API and ABI.
63
64
65 What is an ABI version?
66 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
67
68 An ABI version is an instance of a library's ABI at a specific release. Certain
69 releases are considered to be milestone releases, the yearly LTS release for
70 example. The ABI of a milestone release may be declared as a 'major ABI
71 version', where this ABI version is then supported for some number of subsequent
72 releases and is annotated in the library's :ref:`soname<what_is_soname>`.
73
74 ABI version support in subsequent releases facilitates application upgrades, by
75 enabling applications built against the milestone release to upgrade to
76 subsequent releases of a library without a rebuild.
77
78 More details on major ABI version can be found in the :ref:`ABI versioning
79 <major_abi_versions>` guide.
80
81 The DPDK ABI policy
82 -------------------
83
84 A new major ABI version is declared no more frequently than yearly, with
85 declarations usually aligning with a LTS release, e.g. ABI 20 for DPDK 19.11.
86 Compatibility with the major ABI version is then mandatory in subsequent
87 releases until the next major ABI version is declared, e.g. ABI 21 for DPDK
88 20.11.
89
90 At the declaration of a major ABI version, major version numbers encoded in
91 libraries' sonames are bumped to indicate the new version, with the minor
92 version reset to ``0``. An example would be ``librte_eal.so.20.3`` would become
93 ``librte_eal.so.21.0``.
94
95 The ABI may then change multiple times, without warning, between the last major
96 ABI version increment and the HEAD label of the git tree, with the condition
97 that ABI compatibility with the major ABI version is preserved and therefore
98 sonames do not change.
99
100 Minor versions are incremented to indicate the release of a new ABI compatible
101 DPDK release, typically the DPDK quarterly releases. An example of this, might
102 be that ``librte_eal.so.20.1`` would indicate the first ABI compatible DPDK
103 release, following the declaration of the new major ABI version ``20``.
104
105 An ABI version is supported in all new releases until the next major ABI version
106 is declared. When changing the major ABI version, the release notes will detail
107 all ABI changes.
108
109 .. _figure_abi_stability_policy:
110
111 .. figure:: img/abi_stability_policy.*
112
113             Mapping of new ABI versions and ABI version compatibility to DPDK
114             releases.
115
116 .. _abi_changes:
117
118 ABI Changes
119 ~~~~~~~~~~~
120
121 The ABI may still change after the declaration of a major ABI version, that is
122 new APIs may be still added or existing APIs may be modified.
123
124 .. Warning::
125
126    Note that, this policy details the method by which the ABI may be changed,
127    with due regard to preserving compatibility and observing deprecation
128    notices. This process however should not be undertaken lightly, as a general
129    rule ABI stability is extremely important for downstream consumers of DPDK.
130    The API should only be changed for significant reasons, such as performance
131    enhancements. API breakages due to changes such as reorganizing public
132    structure fields for aesthetic or readability purposes should be avoided.
133
134 The requirements for changing the ABI are:
135
136 #. At least 3 acknowledgments of the need to do so must be made on the
137    dpdk.org mailing list.
138
139    - The acknowledgment of the maintainer of the component is mandatory, or if
140      no maintainer is available for the component, the tree/sub-tree maintainer
141      for that component must acknowledge the ABI change instead.
142
143    - The acknowledgment of three members of the technical board, as delegates
144      of the `technical board <https://core.dpdk.org/techboard/>`_ acknowledging
145      the need for the ABI change, is also mandatory.
146
147    - It is also recommended that acknowledgments from different "areas of
148      interest" be sought for each deprecation, for example: from NIC vendors,
149      CPU vendors, end-users, etc.
150
151 #. Backward compatibility with the major ABI version must be maintained through
152    :ref:`abi_versioning`, with :ref:`forward-only <forward-only>` compatibility
153    offered for any ABI changes that are indicated to be part of the next ABI
154    version.
155
156    - In situations where backward compatibility is not possible, read the
157      section on :ref:`abi_breakages`.
158
159    - No backward or forward compatibility is offered for API changes marked as
160      ``experimental``, as described in the section on :ref:`Experimental APIs
161      and Libraries <experimental_apis>`.
162
163    - In situations in which an ``experimental`` symbol has been stable for some
164      time. When promoting the symbol to become part of the next ABI version, the
165      maintainer may choose to provide an alias to the ``experimental`` tag, so
166      as not to break consuming applications.
167
168 #. If a newly proposed API functionally replaces an existing one, when the new
169    API becomes non-experimental, then the old one is marked with
170    ``__rte_deprecated``.
171
172     - The depreciated API should follow the notification process to be removed,
173       see  :ref:`deprecation_notices`.
174
175     - At the declaration of the next major ABI version, those ABI changes then
176       become a formal part of the new ABI and the requirement to preserve ABI
177       compatibility with the last major ABI version is then dropped.
178
179     - The responsibility for removing redundant ABI compatibility code rests
180       with the original contributor of the ABI changes, failing that, then with
181       the contributor's company and then finally with the maintainer.
182
183 .. _forward-only:
184
185 .. Note::
186
187    Note that forward-only compatibility is offered for those changes made
188    between major ABI versions. As a library's soname can only describe
189    compatibility with the last major ABI version, until the next major ABI
190    version is declared, these changes therefore cannot be resolved as a runtime
191    dependency through the soname. Therefore any application wishing to make use
192    of these ABI changes can only ensure that its runtime dependencies are met
193    through Operating System package versioning.
194
195 .. _hw_rqmts:
196
197 .. Note::
198
199    Updates to the minimum hardware requirements, which drop support for hardware
200    which was previously supported, should be treated as an ABI change, and
201    follow the relevant deprecation policy procedures as above: 3 acks, technical
202    board approval and announcement at least one release in advance.
203
204 .. _abi_breakages:
205
206 ABI Breakages
207 ~~~~~~~~~~~~~
208
209 For those ABI changes that are too significant to reasonably maintain multiple
210 symbol versions, there is an amended process. In these cases, ABIs may be
211 updated without the requirement of backward compatibility being provided. These
212 changes must follow the same process :ref:`described above <abi_changes>` as non-breaking
213 changes, however with the following additional requirements:
214
215 #. ABI breaking changes (including an alternative map file) can be included with
216    deprecation notice, in wrapped way by the ``RTE_NEXT_ABI`` option, to provide
217    more details about oncoming changes. ``RTE_NEXT_ABI`` wrapper will be removed
218    at the declaration of the next major ABI version.
219
220 #. Once approved, and after the deprecation notice has been observed these
221    changes will form part of the next declared major ABI version.
222
223 Examples of ABI Changes
224 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
225
226 The following are examples of allowable ABI changes occurring between
227 declarations of major ABI versions.
228
229 * DPDK 19.11 release defines the function ``rte_foo()`` ; ``rte_foo()``
230   is part of the major ABI version ``20``.
231
232 * DPDK 20.02 release defines a new function ``rte_foo(uint8_t bar)``.
233   This is not a problem as long as the symbol ``rte_foo@DPDK20`` is
234   preserved through :ref:`abi_versioning`.
235
236   - The new function may be marked with the ``__rte_experimental`` tag for a
237     number of releases, as described in the section :ref:`experimental_apis`.
238
239   - Once ``rte_foo(uint8_t bar)`` becomes non-experimental, ``rte_foo()`` is
240     declared as ``__rte_deprecated`` and an deprecation notice is provided.
241
242 * DPDK 19.11 is not re-released to include ``rte_foo(uint8_t bar)``, the new
243   version of ``rte_foo`` only exists from DPDK 20.02 onwards as described in the
244   :ref:`note on forward-only compatibility<forward-only>`.
245
246 * DPDK 20.02 release defines the experimental function ``__rte_experimental
247   rte_baz()``. This function may or may not exist in the DPDK 20.05 release.
248
249 * An application ``dPacket`` wishes to use ``rte_foo(uint8_t bar)``, before the
250   declaration of the DPDK ``21`` major ABI version. The application can only
251   ensure its runtime dependencies are met by specifying ``DPDK (>= 20.2)`` as
252   an explicit package dependency, as the soname can only indicate the
253   supported major ABI version.
254
255 * At the release of DPDK 20.11, the function ``rte_foo(uint8_t bar)`` becomes
256   formally part of then new major ABI version DPDK ``21`` and ``rte_foo()`` may be
257   removed.
258
259 .. _deprecation_notices:
260
261 Examples of Deprecation Notices
262 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
263
264 The following are some examples of ABI deprecation notices which would be
265 added to the Release Notes:
266
267 * The Macro ``#RTE_FOO`` is deprecated and will be removed with ABI version
268   21, to be replaced with the inline function ``rte_foo()``.
269
270 * The function ``rte_mbuf_grok()`` has been updated to include a new parameter
271   in version 20.2. Backwards compatibility will be maintained for this function
272   until the release of the new DPDK major ABI version 21, in DPDK version
273   20.11.
274
275 * The members of ``struct rte_foo`` have been reorganized in DPDK 20.02 for
276   performance reasons. Existing binary applications will have backwards
277   compatibility in release 20.02, while newly built binaries will need to
278   reference the new structure variant ``struct rte_foo2``. Compatibility will be
279   removed in release 20.11, and all applications will require updating and
280   rebuilding to the new structure at that time, which will be renamed to the
281   original ``struct rte_foo``.
282
283 * Significant ABI changes are planned for the ``librte_dostuff`` library. The
284   upcoming release 20.02 will not contain these changes, but release 20.11 will,
285   and no backwards compatibility is planned due to the extensive nature of
286   these changes. Binaries using this library built prior to ABI version 21 will
287   require updating and recompilation.
288
289 .. _experimental_apis:
290
291 Experimental
292 ------------
293
294 APIs
295 ~~~~
296
297 APIs marked as ``experimental`` are not considered part of an ABI version and
298 may change without warning at any time. Since changes to APIs are most likely
299 immediately after their introduction, as users begin to take advantage of those
300 new APIs and start finding issues with them, new DPDK APIs will be automatically
301 marked as ``experimental`` to allow for a period of stabilization before they
302 become part of a tracked ABI version.
303
304 Note that marking an API as experimental is a multi step process.
305 To mark an API as experimental, the symbols which are desired to be exported
306 must be placed in an EXPERIMENTAL version block in the corresponding libraries'
307 version map script.
308 Secondly, the corresponding prototypes of those exported functions (in the
309 development header files), must be marked with the ``__rte_experimental`` tag
310 (see ``rte_compat.h``).
311 The DPDK build makefiles perform a check to ensure that the map file and the
312 C code reflect the same list of symbols.
313 This check can be circumvented by defining ``ALLOW_EXPERIMENTAL_API``
314 during compilation in the corresponding library Makefile.
315
316 In addition to tagging the code with ``__rte_experimental``,
317 the doxygen markup must also contain the EXPERIMENTAL string,
318 and the MAINTAINERS file should note the EXPERIMENTAL libraries.
319
320 For removing the experimental tag associated with an API, deprecation notice is
321 not required. Though, an API should remain in experimental state for at least
322 one release. Thereafter, the normal process of posting patch for review to
323 mailing list can be followed.
324
325 After the experimental tag has been formally removed, a tree/sub-tree maintainer
326 may choose to offer an alias to the experimental tag so as not to break
327 applications using the symbol. The alias is then dropped at the declaration of
328 next major ABI version.
329
330 Libraries
331 ~~~~~~~~~
332
333 Libraries marked as ``experimental`` are entirely not considered part of an ABI
334 version, and may change without warning at any time. Experimental libraries
335 always have a major ABI version of ``0`` to indicate they exist outside of
336 :ref:`abi_versioning` , with the minor version incremented with each ABI change
337 to library.