examples/vm_power: fix no port in guest
[dpdk.git] / doc / guides / contributing / versioning.rst
1 ..  SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
2     Copyright 2018 The DPDK contributors
3
4 DPDK ABI/API policy
5 ===================
6
7 Description
8 -----------
9
10 This document details some methods for handling ABI management in the DPDK.
11
12 General Guidelines
13 ------------------
14
15 #. Whenever possible, ABI should be preserved
16 #. ABI/API may be changed with a deprecation process
17 #. The modification of symbols can generally be managed with versioning
18 #. Libraries or APIs marked in ``experimental`` state may change without constraint
19 #. New APIs will be marked as ``experimental`` for at least one release to allow
20    any issues found by users of the new API to be fixed quickly
21 #. The addition of symbols is generally not problematic
22 #. The removal of symbols generally is an ABI break and requires bumping of the
23    LIBABIVER macro
24 #. Updates to the minimum hardware requirements, which drop support for hardware which
25    was previously supported, should be treated as an ABI change.
26
27 What is an ABI
28 ~~~~~~~~~~~~~~
29
30 An ABI (Application Binary Interface) is the set of runtime interfaces exposed
31 by a library. It is similar to an API (Application Programming Interface) but
32 is the result of compilation.  It is also effectively cloned when applications
33 link to dynamic libraries.  That is to say when an application is compiled to
34 link against dynamic libraries, it is assumed that the ABI remains constant
35 between the time the application is compiled/linked, and the time that it runs.
36 Therefore, in the case of dynamic linking, it is critical that an ABI is
37 preserved, or (when modified), done in such a way that the application is unable
38 to behave improperly or in an unexpected fashion.
39
40
41 ABI/API Deprecation
42 -------------------
43
44 The DPDK ABI policy
45 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
46
47 ABI versions are set at the time of major release labeling, and the ABI may
48 change multiple times, without warning, between the last release label and the
49 HEAD label of the git tree.
50
51 ABI versions, once released, are available until such time as their
52 deprecation has been noted in the Release Notes for at least one major release
53 cycle. For example consider the case where the ABI for DPDK 2.0 has been
54 shipped and then a decision is made to modify it during the development of
55 DPDK 2.1. The decision will be recorded in the Release Notes for the DPDK 2.1
56 release and the modification will be made available in the DPDK 2.2 release.
57
58 ABI versions may be deprecated in whole or in part as needed by a given
59 update.
60
61 Some ABI changes may be too significant to reasonably maintain multiple
62 versions. In those cases ABI's may be updated without backward compatibility
63 being provided. The requirements for doing so are:
64
65 #. At least 3 acknowledgments of the need to do so must be made on the
66    dpdk.org mailing list.
67
68    - The acknowledgment of the maintainer of the component is mandatory, or if
69      no maintainer is available for the component, the tree/sub-tree maintainer
70      for that component must acknowledge the ABI change instead.
71
72    - It is also recommended that acknowledgments from different "areas of
73      interest" be sought for each deprecation, for example: from NIC vendors,
74      CPU vendors, end-users, etc.
75
76 #. The changes (including an alternative map file) can be included with
77    deprecation notice, in wrapped way by the ``RTE_NEXT_ABI`` option,
78    to provide more details about oncoming changes.
79    ``RTE_NEXT_ABI`` wrapper will be removed when it become the default ABI.
80    More preferred way to provide this information is sending the feature
81    as a separate patch and reference it in deprecation notice.
82
83 #. A full deprecation cycle, as explained above, must be made to offer
84    downstream consumers sufficient warning of the change.
85
86 Note that the above process for ABI deprecation should not be undertaken
87 lightly. ABI stability is extremely important for downstream consumers of the
88 DPDK, especially when distributed in shared object form. Every effort should
89 be made to preserve the ABI whenever possible. The ABI should only be changed
90 for significant reasons, such as performance enhancements. ABI breakage due to
91 changes such as reorganizing public structure fields for aesthetic or
92 readability purposes should be avoided.
93
94 .. note::
95
96    Updates to the minimum hardware requirements, which drop support for hardware
97    which was previously supported, should be treated as an ABI change, and
98    follow the relevant deprecation policy procedures as above: 3 acks and
99    announcement at least one release in advance.
100
101 Examples of Deprecation Notices
102 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
103
104 The following are some examples of ABI deprecation notices which would be
105 added to the Release Notes:
106
107 * The Macro ``#RTE_FOO`` is deprecated and will be removed with version 2.0,
108   to be replaced with the inline function ``rte_foo()``.
109
110 * The function ``rte_mbuf_grok()`` has been updated to include a new parameter
111   in version 2.0. Backwards compatibility will be maintained for this function
112   until the release of version 2.1
113
114 * The members of ``struct rte_foo`` have been reorganized in release 2.0 for
115   performance reasons. Existing binary applications will have backwards
116   compatibility in release 2.0, while newly built binaries will need to
117   reference the new structure variant ``struct rte_foo2``. Compatibility will
118   be removed in release 2.2, and all applications will require updating and
119   rebuilding to the new structure at that time, which will be renamed to the
120   original ``struct rte_foo``.
121
122 * Significant ABI changes are planned for the ``librte_dostuff`` library. The
123   upcoming release 2.0 will not contain these changes, but release 2.1 will,
124   and no backwards compatibility is planned due to the extensive nature of
125   these changes. Binaries using this library built prior to version 2.1 will
126   require updating and recompilation.
127
128 New API replacing previous one
129 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
130
131 If a new API proposed functionally replaces an existing one, when the new API
132 becomes non-experimental then the old one is marked with ``__rte_deprecated``.
133 Deprecated APIs are removed completely just after the next LTS.
134
135 Reminder that old API should follow deprecation process to be removed.
136
137
138 Experimental APIs
139 -----------------
140
141 APIs marked as ``experimental`` are not considered part of the ABI and may
142 change without warning at any time.  Since changes to APIs are most likely
143 immediately after their introduction, as users begin to take advantage of
144 those new APIs and start finding issues with them, new DPDK APIs will be
145 automatically marked as ``experimental`` to allow for a period of stabilization
146 before they become part of a tracked ABI.
147
148 Note that marking an API as experimental is a multi step process.
149 To mark an API as experimental, the symbols which are desired to be exported
150 must be placed in an EXPERIMENTAL version block in the corresponding libraries'
151 version map script.
152 Secondly, the corresponding prototypes of those exported functions (in the
153 development header files), must be marked with the ``__rte_experimental`` tag
154 (see ``rte_compat.h``).
155 The DPDK build makefiles perform a check to ensure that the map file and the
156 C code reflect the same list of symbols.
157 This check can be circumvented by defining ``ALLOW_EXPERIMENTAL_API``
158 during compilation in the corresponding library Makefile.
159
160 In addition to tagging the code with ``__rte_experimental``,
161 the doxygen markup must also contain the EXPERIMENTAL string,
162 and the MAINTAINERS file should note the EXPERIMENTAL libraries.
163
164 For removing the experimental tag associated with an API, deprecation notice
165 is not required. Though, an API should remain in experimental state for at least
166 one release. Thereafter, normal process of posting patch for review to mailing
167 list can be followed.
168
169
170 Library versioning
171 ------------------
172
173 Downstreams might want to provide different DPDK releases at the same time to
174 support multiple consumers of DPDK linked against older and newer sonames.
175
176 Also due to the interdependencies that DPDK libraries can have applications
177 might end up with an executable space in which multiple versions of a library
178 are mapped by ld.so.
179
180 Think of LibA that got an ABI bump and LibB that did not get an ABI bump but is
181 depending on LibA.
182
183 .. note::
184
185     Application
186     \-> LibA.old
187     \-> LibB.new -> LibA.new
188
189 That is a conflict which can be avoided by setting ``CONFIG_RTE_MAJOR_ABI``.
190 If set, the value of ``CONFIG_RTE_MAJOR_ABI`` overwrites all - otherwise per
191 library - versions defined in the libraries ``LIBABIVER``.
192 An example might be ``CONFIG_RTE_MAJOR_ABI=16.11`` which will make all libraries
193 ``librte<?>.so.16.11`` instead of ``librte<?>.so.<LIBABIVER>``.
194
195
196 ABI versioning
197 --------------
198
199 Versioning Macros
200 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
201
202 When a symbol is exported from a library to provide an API, it also provides a
203 calling convention (ABI) that is embodied in its name, return type and
204 arguments. Occasionally that function may need to change to accommodate new
205 functionality or behavior. When that occurs, it is desirable to allow for
206 backward compatibility for a time with older binaries that are dynamically
207 linked to the DPDK.
208
209 To support backward compatibility the ``rte_function_versioning.h``
210 header file provides macros to use when updating exported functions. These
211 macros are used in conjunction with the ``rte_<library>_version.map`` file for
212 a given library to allow multiple versions of a symbol to exist in a shared
213 library so that older binaries need not be immediately recompiled.
214
215 The macros exported are:
216
217 * ``VERSION_SYMBOL(b, e, n)``: Creates a symbol version table entry binding
218   versioned symbol ``b@DPDK_n`` to the internal function ``be``.
219
220 * ``BIND_DEFAULT_SYMBOL(b, e, n)``: Creates a symbol version entry instructing
221   the linker to bind references to symbol ``b`` to the internal symbol
222   ``be``.
223
224 * ``MAP_STATIC_SYMBOL(f, p)``: Declare the prototype ``f``, and map it to the
225   fully qualified function ``p``, so that if a symbol becomes versioned, it
226   can still be mapped back to the public symbol name.
227
228 * ``__vsym``:  Annotation to be used in a declaration of the internal symbol
229   ``be`` to signal that it is being used as an implementation of a particular
230   version of symbol ``b``.
231
232 Examples of ABI Macro use
233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
234
235 Updating a public API
236 _____________________
237
238 Assume we have a function as follows
239
240 .. code-block:: c
241
242  /*
243   * Create an acl context object for apps to
244   * manipulate
245   */
246  struct rte_acl_ctx *
247  rte_acl_create(const struct rte_acl_param *param)
248  {
249         ...
250  }
251
252
253 Assume that struct rte_acl_ctx is a private structure, and that a developer
254 wishes to enhance the acl api so that a debugging flag can be enabled on a
255 per-context basis.  This requires an addition to the structure (which, being
256 private, is safe), but it also requires modifying the code as follows
257
258 .. code-block:: c
259
260  /*
261   * Create an acl context object for apps to
262   * manipulate
263   */
264  struct rte_acl_ctx *
265  rte_acl_create(const struct rte_acl_param *param, int debug)
266  {
267         ...
268  }
269
270
271 Note also that, being a public function, the header file prototype must also be
272 changed, as must all the call sites, to reflect the new ABI footprint.  We will
273 maintain previous ABI versions that are accessible only to previously compiled
274 binaries
275
276 The addition of a parameter to the function is ABI breaking as the function is
277 public, and existing application may use it in its current form.  However, the
278 compatibility macros in DPDK allow a developer to use symbol versioning so that
279 multiple functions can be mapped to the same public symbol based on when an
280 application was linked to it.  To see how this is done, we start with the
281 requisite libraries version map file.  Initially the version map file for the
282 acl library looks like this
283
284 .. code-block:: none
285
286    DPDK_2.0 {
287         global:
288
289         rte_acl_add_rules;
290         rte_acl_build;
291         rte_acl_classify;
292         rte_acl_classify_alg;
293         rte_acl_classify_scalar;
294         rte_acl_create;
295         rte_acl_dump;
296         rte_acl_find_existing;
297         rte_acl_free;
298         rte_acl_ipv4vlan_add_rules;
299         rte_acl_ipv4vlan_build;
300         rte_acl_list_dump;
301         rte_acl_reset;
302         rte_acl_reset_rules;
303         rte_acl_set_ctx_classify;
304
305         local: *;
306    };
307
308 This file needs to be modified as follows
309
310 .. code-block:: none
311
312    DPDK_2.0 {
313         global:
314
315         rte_acl_add_rules;
316         rte_acl_build;
317         rte_acl_classify;
318         rte_acl_classify_alg;
319         rte_acl_classify_scalar;
320         rte_acl_create;
321         rte_acl_dump;
322         rte_acl_find_existing;
323         rte_acl_free;
324         rte_acl_ipv4vlan_add_rules;
325         rte_acl_ipv4vlan_build;
326         rte_acl_list_dump;
327         rte_acl_reset;
328         rte_acl_reset_rules;
329         rte_acl_set_ctx_classify;
330
331         local: *;
332    };
333
334    DPDK_2.1 {
335         global:
336         rte_acl_create;
337
338    } DPDK_2.0;
339
340 The addition of the new block tells the linker that a new version node is
341 available (DPDK_2.1), which contains the symbol rte_acl_create, and inherits the
342 symbols from the DPDK_2.0 node.  This list is directly translated into a list of
343 exported symbols when DPDK is compiled as a shared library
344
345 Next, we need to specify in the code which function map to the rte_acl_create
346 symbol at which versions.  First, at the site of the initial symbol definition,
347 we need to update the function so that it is uniquely named, and not in conflict
348 with the public symbol name
349
350 .. code-block:: c
351
352  -struct rte_acl_ctx *
353  -rte_acl_create(const struct rte_acl_param *param)
354  +struct rte_acl_ctx * __vsym
355  +rte_acl_create_v20(const struct rte_acl_param *param)
356  {
357         size_t sz;
358         struct rte_acl_ctx *ctx;
359         ...
360
361 Note that the base name of the symbol was kept intact, as this is conducive to
362 the macros used for versioning symbols and we have annotated the function as an
363 implementation of versioned symbol.  That is our next step, mapping this new
364 symbol name to the initial symbol name at version node 2.0.  Immediately after
365 the function, we add this line of code
366
367 .. code-block:: c
368
369    VERSION_SYMBOL(rte_acl_create, _v20, 2.0);
370
371 Remembering to also add the rte_function_versioning.h header to the requisite c file where
372 these changes are being made.  The above macro instructs the linker to create a
373 new symbol ``rte_acl_create@DPDK_2.0``, which matches the symbol created in older
374 builds, but now points to the above newly named function.  We have now mapped
375 the original rte_acl_create symbol to the original function (but with a new
376 name)
377
378 Next, we need to create the 2.1 version of the symbol.  We create a new function
379 name, with a different suffix, and  implement it appropriately
380
381 .. code-block:: c
382
383    struct rte_acl_ctx * __vsym
384    rte_acl_create_v21(const struct rte_acl_param *param, int debug);
385    {
386         struct rte_acl_ctx *ctx = rte_acl_create_v20(param);
387
388         ctx->debug = debug;
389
390         return ctx;
391    }
392
393 This code serves as our new API call.  Its the same as our old call, but adds
394 the new parameter in place.  Next we need to map this function to the symbol
395 ``rte_acl_create@DPDK_2.1``.  To do this, we modify the public prototype of the call
396 in the header file, adding the macro there to inform all including applications,
397 that on re-link, the default rte_acl_create symbol should point to this
398 function.  Note that we could do this by simply naming the function above
399 rte_acl_create, and the linker would chose the most recent version tag to apply
400 in the version script, but we can also do this in the header file
401
402 .. code-block:: c
403
404    struct rte_acl_ctx *
405    -rte_acl_create(const struct rte_acl_param *param);
406    +rte_acl_create(const struct rte_acl_param *param, int debug);
407    +BIND_DEFAULT_SYMBOL(rte_acl_create, _v21, 2.1);
408
409 The BIND_DEFAULT_SYMBOL macro explicitly tells applications that include this
410 header, to link to the rte_acl_create_v21 function and apply the DPDK_2.1
411 version node to it.  This method is more explicit and flexible than just
412 re-implementing the exact symbol name, and allows for other features (such as
413 linking to the old symbol version by default, when the new ABI is to be opt-in
414 for a period.
415
416 One last thing we need to do.  Note that we've taken what was a public symbol,
417 and duplicated it into two uniquely and differently named symbols.  We've then
418 mapped each of those back to the public symbol ``rte_acl_create`` with different
419 version tags.  This only applies to dynamic linking, as static linking has no
420 notion of versioning.  That leaves this code in a position of no longer having a
421 symbol simply named ``rte_acl_create`` and a static build will fail on that
422 missing symbol.
423
424 To correct this, we can simply map a function of our choosing back to the public
425 symbol in the static build with the ``MAP_STATIC_SYMBOL`` macro.  Generally the
426 assumption is that the most recent version of the symbol is the one you want to
427 map.  So, back in the C file where, immediately after ``rte_acl_create_v21`` is
428 defined, we add this
429
430 .. code-block:: c
431
432    struct rte_acl_ctx * __vsym
433    rte_acl_create_v21(const struct rte_acl_param *param, int debug)
434    {
435         ...
436    }
437    MAP_STATIC_SYMBOL(struct rte_acl_ctx *rte_acl_create(const struct rte_acl_param *param, int debug), rte_acl_create_v21);
438
439 That tells the compiler that, when building a static library, any calls to the
440 symbol ``rte_acl_create`` should be linked to ``rte_acl_create_v21``
441
442 That's it, on the next shared library rebuild, there will be two versions of
443 rte_acl_create, an old DPDK_2.0 version, used by previously built applications,
444 and a new DPDK_2.1 version, used by future built applications.
445
446
447 Deprecating part of a public API
448 ________________________________
449
450 Lets assume that you've done the above update, and after a few releases have
451 passed you decide you would like to retire the old version of the function.
452 After having gone through the ABI deprecation announcement process, removal is
453 easy.  Start by removing the symbol from the requisite version map file:
454
455 .. code-block:: none
456
457    DPDK_2.0 {
458         global:
459
460         rte_acl_add_rules;
461         rte_acl_build;
462         rte_acl_classify;
463         rte_acl_classify_alg;
464         rte_acl_classify_scalar;
465         rte_acl_dump;
466  -      rte_acl_create
467         rte_acl_find_existing;
468         rte_acl_free;
469         rte_acl_ipv4vlan_add_rules;
470         rte_acl_ipv4vlan_build;
471         rte_acl_list_dump;
472         rte_acl_reset;
473         rte_acl_reset_rules;
474         rte_acl_set_ctx_classify;
475
476         local: *;
477    };
478
479    DPDK_2.1 {
480         global:
481         rte_acl_create;
482    } DPDK_2.0;
483
484
485 Next remove the corresponding versioned export.
486
487 .. code-block:: c
488
489  -VERSION_SYMBOL(rte_acl_create, _v20, 2.0);
490
491
492 Note that the internal function definition could also be removed, but its used
493 in our example by the newer version _v21, so we leave it in place.  This is a
494 coding style choice.
495
496 Lastly, we need to bump the LIBABIVER number for this library in the Makefile to
497 indicate to applications doing dynamic linking that this is a later, and
498 possibly incompatible library version:
499
500 .. code-block:: c
501
502    -LIBABIVER := 1
503    +LIBABIVER := 2
504
505 Deprecating an entire ABI version
506 _________________________________
507
508 While removing a symbol from and ABI may be useful, it is often more practical
509 to remove an entire version node at once.  If a version node completely
510 specifies an API, then removing part of it, typically makes it incomplete.  In
511 those cases it is better to remove the entire node
512
513 To do this, start by modifying the version map file, such that all symbols from
514 the node to be removed are merged into the next node in the map
515
516 In the case of our map above, it would transform to look as follows
517
518 .. code-block:: none
519
520    DPDK_2.1 {
521         global:
522
523         rte_acl_add_rules;
524         rte_acl_build;
525         rte_acl_classify;
526         rte_acl_classify_alg;
527         rte_acl_classify_scalar;
528         rte_acl_dump;
529         rte_acl_create
530         rte_acl_find_existing;
531         rte_acl_free;
532         rte_acl_ipv4vlan_add_rules;
533         rte_acl_ipv4vlan_build;
534         rte_acl_list_dump;
535         rte_acl_reset;
536         rte_acl_reset_rules;
537         rte_acl_set_ctx_classify;
538
539         local: *;
540  };
541
542 Then any uses of BIND_DEFAULT_SYMBOL that pointed to the old node should be
543 updated to point to the new version node in any header files for all affected
544 symbols.
545
546 .. code-block:: c
547
548  -BIND_DEFAULT_SYMBOL(rte_acl_create, _v20, 2.0);
549  +BIND_DEFAULT_SYMBOL(rte_acl_create, _v21, 2.1);
550
551 Lastly, any VERSION_SYMBOL macros that point to the old version node should be
552 removed, taking care to keep, where need old code in place to support newer
553 versions of the symbol.
554
555
556 Running the ABI Validator
557 -------------------------
558
559 The ``devtools`` directory in the DPDK source tree contains a utility program,
560 ``validate-abi.sh``, for validating the DPDK ABI based on the Linux `ABI
561 Compliance Checker
562 <http://ispras.linuxbase.org/index.php/ABI_compliance_checker>`_.
563
564 This has a dependency on the ``abi-compliance-checker`` and ``and abi-dumper``
565 utilities which can be installed via a package manager. For example::
566
567    sudo yum install abi-compliance-checker
568    sudo yum install abi-dumper
569
570 The syntax of the ``validate-abi.sh`` utility is::
571
572    ./devtools/validate-abi.sh <REV1> <REV2>
573
574 Where ``REV1`` and ``REV2`` are valid gitrevisions(7)
575 https://www.kernel.org/pub/software/scm/git/docs/gitrevisions.html
576 on the local repo.
577
578 For example::
579
580    # Check between the previous and latest commit:
581    ./devtools/validate-abi.sh HEAD~1 HEAD
582
583    # Check on a specific compilation target:
584    ./devtools/validate-abi.sh -t x86_64-native-linux-gcc HEAD~1 HEAD
585
586    # Check between two tags:
587    ./devtools/validate-abi.sh v2.0.0 v2.1.0
588
589    # Check between git master and local topic-branch "vhost-hacking":
590    ./devtools/validate-abi.sh master vhost-hacking
591
592 After the validation script completes (it can take a while since it need to
593 compile both tags) it will create compatibility reports in the
594 ``./abi-check/compat_report`` directory. Listed incompatibilities can be found
595 as follows::
596
597   grep -lr Incompatible abi-check/compat_reports/