Cadenas de herramientas

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En esta página, se describe el framework de cadena de herramientas, que es una forma para que los autores de reglas desacoplen su lógica de reglas de la selección de herramientas basada en la plataforma. Te recomendamos que leas las páginas reglas y plataformas antes de continuar. En esta página, se explica por qué se necesitan las cadenas de herramientas, cómo definirlas y usarlas, y cómo Bazel selecciona una cadena de herramientas adecuada según las restricciones de la plataforma.

Motivación

Primero, analicemos el problema que las cadenas de herramientas están diseñadas para resolver. Supongamos que estás escribiendo reglas para admitir el lenguaje de programación “bar”. Tu regla bar_binary compilaría archivos *.bar con el compilador barc, una herramienta que, a su vez, se compila como otro destino en tu espacio de trabajo. Dado que los usuarios que escriben objetivos bar_binary no deben especificar una dependencia en el compilador, la conviertes en una dependencia implícita agregándola a la definición de la regla como un atributo privado.

bar_binary = rule(
    implementation = _bar_binary_impl,
    attrs = {
        "srcs": attr.label_list(allow_files = True),
        ...
        "_compiler": attr.label(
            default = "//bar_tools:barc_linux",  # the compiler running on linux
            providers = [BarcInfo],
        ),
    },
)

//bar_tools:barc_linux ahora es una dependencia de cada destino bar_binary, por lo que se compilará antes que cualquier destino bar_binary. La función de implementación de la regla puede acceder a él como a cualquier otro atributo:

BarcInfo = provider(
    doc = "Information about how to invoke the barc compiler.",
    # In the real world, compiler_path and system_lib might hold File objects,
    # but for simplicity they are strings for this example. arch_flags is a list
    # of strings.
    fields = ["compiler_path", "system_lib", "arch_flags"],
)

def _bar_binary_impl(ctx):
    ...
    info = ctx.attr._compiler[BarcInfo]
    command = "%s -l %s %s" % (
        info.compiler_path,
        info.system_lib,
        " ".join(info.arch_flags),
    )
    ...

El problema aquí es que la etiqueta del compilador está codificada en bar_binary, pero diferentes destinos pueden necesitar compiladores diferentes según la plataforma para la que se compilan y en la que se compilan, llamadas plataforma de destino y plataforma de ejecución, respectivamente. Además, el autor de la regla no necesariamente conoce todas las herramientas y plataformas disponibles, por lo que no es factible codificarlas en la definición de la regla.

Una solución menos ideal sería trasladar la carga a los usuarios, haciendo que el atributo _compiler no sea privado. Luego, los objetivos individuales se podrían codificar de forma fija para compilar para una plataforma o para otra.

bar_binary(
    name = "myprog_on_linux",
    srcs = ["mysrc.bar"],
    compiler = "//bar_tools:barc_linux",
)

bar_binary(
    name = "myprog_on_windows",
    srcs = ["mysrc.bar"],
    compiler = "//bar_tools:barc_windows",
)

Puedes mejorar esta solución con select para elegir el compiler según la plataforma:

config_setting(
    name = "on_linux",
    constraint_values = [
        "@platforms//os:linux",
    ],
)

config_setting(
    name = "on_windows",
    constraint_values = [
        "@platforms//os:windows",
    ],
)

bar_binary(
    name = "myprog",
    srcs = ["mysrc.bar"],
    compiler = select({
        ":on_linux": "//bar_tools:barc_linux",
        ":on_windows": "//bar_tools:barc_windows",
    }),
)

Sin embargo, esto es tedioso y un poco excesivo para pedirle a cada usuario de bar_binary. Si este estilo no se usa de manera coherente en todo el espacio de trabajo, se generan compilaciones que funcionan bien en una sola plataforma, pero fallan cuando se extienden a situaciones multiplataforma. Tampoco aborda el problema de agregar compatibilidad con plataformas y compiladores nuevos sin modificar las reglas o los destinos existentes.

El framework de la cadena de herramientas resuelve este problema agregando un nivel adicional de indirección. En esencia, declaras que tu regla tiene una dependencia abstracta en alguno miembro de una familia de destinos (un tipo de cadena de herramientas) y Bazel lo resuelve automáticamente en un destino en particular (una cadena de herramientas) según las restricciones de la plataforma aplicables. Ni el autor de la regla ni el autor de destino necesitan conocer el conjunto completo de plataformas y cadenas de herramientas disponibles.

Cómo escribir reglas que usan cadenas de herramientas

En el framework de la cadena de herramientas, en lugar de que las reglas dependan directamente de las herramientas, dependen de los tipos de cadenas de herramientas. Un tipo de cadena de herramientas es un objetivo simple que representa una clase de herramientas que cumplen la misma función para diferentes plataformas. Por ejemplo, puedes declarar un tipo que represente el compilador de barras:

# By convention, toolchain_type targets are named "toolchain_type" and
# distinguished by their package path. So the full path for this would be
# //bar_tools:toolchain_type.
toolchain_type(name = "toolchain_type")

La definición de la regla de la sección anterior se modifica para que, en lugar de tomar el compilador como un atributo, declare que consume una cadena de herramientas //bar_tools:toolchain_type.

bar_binary = rule(
    implementation = _bar_binary_impl,
    attrs = {
        "srcs": attr.label_list(allow_files = True),
        ...
        # No `_compiler` attribute anymore.
    },
    toolchains = ["//bar_tools:toolchain_type"],
)

La función de implementación ahora accede a esta dependencia en ctx.toolchains en lugar de ctx.attr, con el tipo de cadena de herramientas como clave.

def _bar_binary_impl(ctx):
    ...
    info = ctx.toolchains["//bar_tools:toolchain_type"].barcinfo
    # The rest is unchanged.
    command = "%s -l %s %s" % (
        info.compiler_path,
        info.system_lib,
        " ".join(info.arch_flags),
    )
    ...

ctx.toolchains["//bar_tools:toolchain_type"] muestra el proveedor ToolchainInfo de cualquier destino al que Bazel resolvió la dependencia de la cadena de herramientas. La regla de la herramienta subyacente establece los campos del objeto ToolchainInfo. En la siguiente sección, esta regla se define de modo que haya un campo barcinfo que une un objeto BarcInfo.

A continuación, se describe el procedimiento de Bazel para resolver cadenas de herramientas en destinos. Solo el destino de la cadena de herramientas resuelta se convierte en una dependencia del destino bar_binary, no todo el espacio de las cadenas de herramientas candidatas.

Cadenas de herramientas obligatorias y opcionales

De forma predeterminada, cuando una regla expresa una dependencia de tipo de cadena de herramientas con una etiqueta sin formato (como se muestra arriba), el tipo de cadena de herramientas se considera obligatorio. Si Bazel no puede encontrar una cadena de herramientas que coincida (consulta Resolución de cadenas de herramientas a continuación) para un tipo de cadena de herramientas obligatoria, se produce un error y se detiene el análisis.

En su lugar, puedes declarar una dependencia de tipo de cadena de herramientas opcional, como se muestra a continuación:

bar_binary = rule(
    ...
    toolchains = [
        config_common.toolchain_type("//bar_tools:toolchain_type", mandatory = False),
    ],
)

Cuando no se puede resolver un tipo de cadena de herramientas opcional, el análisis continúa y el resultado de ctx.toolchains["//bar_tools:toolchain_type"] es None.

La función config_common.toolchain_type es obligatoria de forma predeterminada.

Se pueden usar los siguientes formularios:

  • Tipos de cadena de herramientas obligatorios:
    • toolchains = ["//bar_tools:toolchain_type"]
    • toolchains = [config_common.toolchain_type("//bar_tools:toolchain_type")]
    • toolchains = [config_common.toolchain_type("//bar_tools:toolchain_type", mandatory = True)]
  • Tipos de cadenas de herramientas opcionales:
    • toolchains = [config_common.toolchain_type("//bar_tools:toolchain_type", mandatory = False)]
bar_binary = rule(
    ...
    toolchains = [
        "//foo_tools:toolchain_type",
        config_common.toolchain_type("//bar_tools:toolchain_type", mandatory = False),
    ],
)

También puedes combinar formularios en la misma regla. Sin embargo, si el mismo tipo de cadena de herramientas aparece varias veces, se tomará la versión más estricta, en la que lo obligatorio es más estricto que lo opcional.

Aspectos de escritura que usan cadenas de herramientas

Los aspectos tienen acceso a la misma API de cadena de herramientas que las reglas: puedes definir los tipos de cadena de herramientas necesarios, acceder a las cadenas de herramientas a través del contexto y usarlas para generar acciones nuevas con la cadena de herramientas.

bar_aspect = aspect(
    implementation = _bar_aspect_impl,
    attrs = {},
    toolchains = ['//bar_tools:toolchain_type'],
)

def _bar_aspect_impl(target, ctx):
  toolchain = ctx.toolchains['//bar_tools:toolchain_type']
  # Use the toolchain provider like in a rule.
  return []

Cómo definir cadenas de herramientas

Para definir algunas cadenas de herramientas para un tipo determinado, necesitas tres elementos:

  1. Es una regla específica del lenguaje que representa el tipo de herramienta o conjunto de herramientas. Por convención, el nombre de esta regla tiene el sufijo "_toolchain".

    1. Nota: La regla \_toolchain no puede crear ninguna acción de compilación. En cambio, recopila artefactos de otras reglas y los reenvía a la regla que usa la cadena de herramientas. Esa regla es responsable de crear todas las acciones de compilación.

  2. Varios objetivos de este tipo de regla, que representan versiones de la herramienta o el paquete de herramientas para diferentes plataformas

  3. Para cada uno de estos destinos, se incluye un destino asociado de la regla genérica toolchain para proporcionar los metadatos que usa el framework de la cadena de herramientas. Este objetivo toolchain también se refiere al toolchain_type asociado con esta cadena de herramientas. Esto significa que una regla _toolchain determinada podría asociarse con cualquier toolchain_type y que solo en una instancia toolchain que use esta regla _toolchain la regla se asocia con un toolchain_type.

En nuestro ejemplo en ejecución, esta es una definición de una regla bar_toolchain. En nuestro ejemplo, solo hay un compilador, pero también se podrían agrupar otras herramientas, como un vinculador.

def _bar_toolchain_impl(ctx):
    toolchain_info = platform_common.ToolchainInfo(
        barcinfo = BarcInfo(
            compiler_path = ctx.attr.compiler_path,
            system_lib = ctx.attr.system_lib,
            arch_flags = ctx.attr.arch_flags,
        ),
    )
    return [toolchain_info]

bar_toolchain = rule(
    implementation = _bar_toolchain_impl,
    attrs = {
        "compiler_path": attr.string(),
        "system_lib": attr.string(),
        "arch_flags": attr.string_list(),
    },
)

La regla debe mostrar un proveedor ToolchainInfo, que se convierte en el objeto que recupera la regla de consumo con ctx.toolchains y la etiqueta del tipo de cadena de herramientas. ToolchainInfo, al igual que struct, puede contener pares arbitrarios de campo y valor. La especificación de exactamente qué campos se agregan a ToolchainInfo debe documentarse claramente en el tipo de cadena de herramientas. En este ejemplo, los valores se muestran unidos en un objeto BarcInfo para volver a usar el esquema definido anteriormente. Este estilo puede ser útil para la validación y la reutilización de código.

Ahora puedes definir destinos para compiladores barc específicos.

bar_toolchain(
    name = "barc_linux",
    arch_flags = [
        "--arch=Linux",
        "--debug_everything",
    ],
    compiler_path = "/path/to/barc/on/linux",
    system_lib = "/usr/lib/libbarc.so",
)

bar_toolchain(
    name = "barc_windows",
    arch_flags = [
        "--arch=Windows",
        # Different flags, no debug support on windows.
    ],
    compiler_path = "C:\\path\\on\\windows\\barc.exe",
    system_lib = "C:\\path\\on\\windows\\barclib.dll",
)

Por último, creas definiciones de toolchain para los dos destinos bar_toolchain. Estas definiciones vinculan los destinos específicos del lenguaje al tipo de cadena de herramientas y proporcionan la información de restricción que le indica a Bazel cuándo la cadena de herramientas es adecuada para una plataforma determinada.

toolchain(
    name = "barc_linux_toolchain",
    exec_compatible_with = [
        "@platforms//os:linux",
        "@platforms//cpu:x86_64",
    ],
    target_compatible_with = [
        "@platforms//os:linux",
        "@platforms//cpu:x86_64",
    ],
    toolchain = ":barc_linux",
    toolchain_type = ":toolchain_type",
)

toolchain(
    name = "barc_windows_toolchain",
    exec_compatible_with = [
        "@platforms//os:windows",
        "@platforms//cpu:x86_64",
    ],
    target_compatible_with = [
        "@platforms//os:windows",
        "@platforms//cpu:x86_64",
    ],
    toolchain = ":barc_windows",
    toolchain_type = ":toolchain_type",
)

El uso de la sintaxis de ruta de acceso relativa anterior sugiere que todas estas definiciones están en el mismo paquete, pero no hay razón para que el tipo de cadena de herramientas, los destinos de cadena de herramientas específicos del lenguaje y los destinos de definición de toolchain no puedan estar en paquetes separados.

Consulta go_toolchain para ver un ejemplo del mundo real.

Cadenas de herramientas y parámetros de configuración

Una pregunta importante para los autores de reglas es la siguiente: Cuando se analiza un objetivo bar_toolchain, ¿qué configuración ve y qué transiciones se deben usar para las dependencias? En el ejemplo anterior, se usan atributos de cadena, pero ¿qué sucedería con una cadena de herramientas más complicada que dependa de otros destinos en el repositorio de Bazel?

Veamos una versión más compleja de bar_toolchain:

def _bar_toolchain_impl(ctx):
    # The implementation is mostly the same as above, so skipping.
    pass

bar_toolchain = rule(
    implementation = _bar_toolchain_impl,
    attrs = {
        "compiler": attr.label(
            executable = True,
            mandatory = True,
            cfg = "exec",
        ),
        "system_lib": attr.label(
            mandatory = True,
            cfg = "target",
        ),
        "arch_flags": attr.string_list(),
    },
)

El uso de attr.label es el mismo que para una regla estándar, pero el significado del parámetro cfg es ligeramente diferente.

La dependencia de un destino (llamado "superior") a una cadena de herramientas a través de la resolución de cadenas de herramientas usa una transición de configuración especial llamada "transición de cadena de herramientas". La transición de la cadena de herramientas mantiene la configuración igual, excepto que obliga a que la plataforma de ejecución sea la misma para la cadena de herramientas que para la superior (de lo contrario, la resolución de la cadena de herramientas podría elegir cualquier plataforma de ejecución y no sería necesariamente la misma que para la superior). Esto permite que cualquier dependencia exec de la cadena de herramientas también sea ejecutable para las acciones de compilación del elemento superior. Cualquiera de las dependencias de la cadena de herramientas que use cfg = "target" (o que no especifique cfg, ya que "target" es la opción predeterminada) se compila para la misma plataforma de destino que el elemento superior. Esto permite que las reglas de cadena de herramientas aporten bibliotecas (el atributo system_lib anterior) y herramientas (el atributo compiler) a las reglas de compilación que las necesitan. Las bibliotecas del sistema se vinculan al artefacto final y, por lo tanto, deben compilarse para la misma plataforma, mientras que el compilador es una herramienta que se invoca durante la compilación y debe poder ejecutarse en la plataforma de ejecución.

Registro y compilación con cadenas de herramientas

En este punto, todos los componentes básicos están ensamblados, y solo debes hacer que las cadenas de herramientas estén disponibles para el procedimiento de resolución de Bazel. Para ello, registra la cadena de herramientas, ya sea en un archivo MODULE.bazel con register_toolchains() o pasando las etiquetas de las cadenas de herramientas en la línea de comandos con la marca --extra_toolchains.

register_toolchains(
    "//bar_tools:barc_linux_toolchain",
    "//bar_tools:barc_windows_toolchain",
    # Target patterns are also permitted, so you could have also written:
    # "//bar_tools:all",
    # or even
    # "//bar_tools/...",
)

Cuando se usan patrones de destino para registrar cadenas de herramientas, el orden en el que se registran las cadenas de herramientas individuales se determina según las siguientes reglas:

  • Las cadenas de herramientas definidas en un subpaquete de un paquete se registran antes que las cadenas de herramientas definidas en el paquete en sí.
  • Dentro de un paquete, las cadenas de herramientas se registran en el orden alfabético de sus nombres.

Ahora, cuando compilas un destino que depende de un tipo de cadena de herramientas, se seleccionará una cadena de herramientas adecuada según el destino y las plataformas de ejecución.

# my_pkg/BUILD

platform(
    name = "my_target_platform",
    constraint_values = [
        "@platforms//os:linux",
    ],
)

bar_binary(
    name = "my_bar_binary",
    ...
)

bazel build //my_pkg:my_bar_binary --platforms=//my_pkg:my_target_platform

Bazel verá que //my_pkg:my_bar_binary se compila con una plataforma que tiene @platforms//os:linux y, por lo tanto, resuelve la referencia //bar_tools:toolchain_type a //bar_tools:barc_linux_toolchain. Esto compilará //bar_tools:barc_linux, pero no //bar_tools:barc_windows.

Resolución de la cadena de herramientas

Para cada destino que usa cadenas de herramientas, el procedimiento de resolución de cadenas de herramientas de Bazel determina las dependencias concretas de la cadena de herramientas del destino. El procedimiento toma como entrada un conjunto de tipos de cadenas de herramientas requeridas, la plataforma de destino, la lista de plataformas de ejecución disponibles y la lista de cadenas de herramientas disponibles. Sus resultados son una cadena de herramientas seleccionada para cada tipo de cadena de herramientas, así como una plataforma de ejecución seleccionada para el destino actual.

Las plataformas de ejecución y las cadenas de herramientas disponibles se recopilan del grafo de dependencias externo a través de llamadas register_execution_platforms y register_toolchains en archivos MODULE.bazel. También se pueden especificar cadenas de herramientas y plataformas de ejecución adicionales en la línea de comandos a través de --extra_execution_platforms y --extra_toolchains. La plataforma host se incluye automáticamente como una plataforma de ejecución disponible. Se realiza un seguimiento de las plataformas y las cadenas de herramientas disponibles como listas ordenadas para el determinismo, con preferencia para los elementos anteriores de la lista.

El conjunto de cadenas de herramientas disponibles, en orden de prioridad, se crea a partir de --extra_toolchains y register_toolchains:

  1. Primero, se agregan las cadenas de herramientas registradas con --extra_toolchains. (Dentro de estas, la cadena de herramientas última tiene la prioridad más alta).
  2. Cadenas de herramientas registradas con register_toolchains en el gráfico de dependencias externas transitivas, en el siguiente orden: (dentro de estas, la primera cadena de herramientas mencionada tiene la prioridad más alta).
    1. Cadenas de herramientas registradas por el módulo raíz (como MODULE.bazel en la raíz del espacio de trabajo)
    2. Cadenas de herramientas registradas en el archivo WORKSPACE del usuario, incluidas las macros que se invoquen desde allí
    3. Cadenas de herramientas registradas por módulos que no son raíz (como las dependencias especificadas por el módulo raíz, sus dependencias, etcétera)
    4. Cadenas de herramientas registradas en el "sufijo WORKSPACE". Solo lo usan ciertas reglas nativas empaquetadas con la instalación de Bazel.

NOTA: Los pseudoobjetivos, como :all, :* y /..., se ordenan según el mecanismo de carga de paquetes de Bazel, que usa un orden lexicográfico.

Los pasos para la resolución son los siguientes:

  1. Una cláusula target_compatible_with o exec_compatible_with coincide con una plataforma si, para cada constraint_value en su lista, la plataforma también tiene ese constraint_value (ya sea de forma explícita o como valor predeterminado).

    Si la plataforma tiene constraint_value de constraint_setting a los que la cláusula no hace referencia, estos no afectan la coincidencia.

  2. Si el destino que se compila especifica el atributo exec_compatible_with (o su definición de regla especifica el argumento exec_compatible_with), se filtra la lista de plataformas de ejecución disponibles para quitar las que no coincidan con las restricciones de ejecución.

  3. La lista de cadenas de herramientas disponibles se filtra para quitar las cadenas de herramientas que especifiquen target_settings que no coincidan con la configuración actual.

  4. Para cada plataforma de ejecución disponible, asocia cada tipo de cadena de herramientas con la primera cadena de herramientas disponible, si la hay, que sea compatible con esta plataforma de ejecución y la plataforma de destino.

  5. Se descarta cualquier plataforma de ejecución que no haya encontrado una cadena de herramientas obligatoria compatible para uno de sus tipos de cadenas de herramientas. De las plataformas restantes, la primera se convierte en la plataforma de ejecución del destino actual, y sus cadenas de herramientas asociadas (si las hay) se convierten en dependencias del destino.

La plataforma de ejecución elegida se usa para ejecutar todas las acciones que genera el objetivo.

En los casos en que el mismo destino se puede compilar en varias configuraciones (como para CPUs diferentes) dentro de la misma compilación, el procedimiento de resolución se aplica de forma independiente a cada versión del destino.

Si la regla usa grupos de ejecución, cada uno realiza la resolución de la cadena de herramientas por separado y tiene su propia plataforma y cadena de herramientas de ejecución.

Cómo depurar cadenas de herramientas

Si agregas compatibilidad con la cadena de herramientas a una regla existente, usa la marca --toolchain_resolution_debug=regex. Durante la resolución de la cadena de herramientas, la marca proporciona un resultado detallado de los tipos de cadenas de herramientas o los nombres de destino que coinciden con la variable regex. Puedes usar .* para mostrar toda la información. Bazel mostrará los nombres de las cadenas de herramientas que verifica y omite durante el proceso de resolución.

Si deseas ver qué dependencias de cquery provienen de la resolución de la cadena de herramientas, usa la marca --transitions de cquery:

# Find all direct dependencies of //cc:my_cc_lib. This includes explicitly
# declared dependencies, implicit dependencies, and toolchain dependencies.
$ bazel cquery 'deps(//cc:my_cc_lib, 1)'
//cc:my_cc_lib (96d6638)
@bazel_tools//tools/cpp:toolchain (96d6638)
@bazel_tools//tools/def_parser:def_parser (HOST)
//cc:my_cc_dep (96d6638)
@local_config_platform//:host (96d6638)
@bazel_tools//tools/cpp:toolchain_type (96d6638)
//:default_host_platform (96d6638)
@local_config_cc//:cc-compiler-k8 (HOST)
//cc:my_cc_lib.cc (null)
@bazel_tools//tools/cpp:grep-includes (HOST)

# Which of these are from toolchain resolution?
$ bazel cquery 'deps(//cc:my_cc_lib, 1)' --transitions=lite | grep "toolchain dependency"
  [toolchain dependency]#@local_config_cc//:cc-compiler-k8#HostTransition -> b6df211