Conjuntos de ferramentas

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Nesta página, descrevemos o framework do conjunto de ferramentas, que é uma maneira dos autores de regras desacoplarem a lógica de regras da seleção de ferramentas baseada na plataforma. Recomendamos ler as páginas regras e plataformas antes de continuar. Esta página aborda por que os conjuntos de ferramentas são necessários, como definir e usar esses conjuntos e como o Bazel seleciona um conjunto de ferramentas adequado com base nas restrições da plataforma.

Motivação

Primeiro, vamos analisar os problemas que os conjuntos de ferramentas foram projetados para resolver. Suponha que você esteja escrevendo regras para oferecer suporte à linguagem de programação "bar". A regra bar_binary compila arquivos *.bar usando o compilador barc, uma ferramenta criada como outro destino no espaço de trabalho. Como os usuários que escrevem destinos bar_binary não precisam especificar uma dependência no compilador, você pode torná-la uma dependência implícita adicionando-a à definição da regra como um 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],
        ),
    },
)

O //bar_tools:barc_linux agora é uma dependência de todos os destinos bar_binary. Portanto, ele será criado antes de qualquer destino bar_binary. Ele pode ser acessado pela função de implementação da regra, assim como qualquer outro 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),
    )
    ...

O problema aqui é que o rótulo do compilador é codificado em bar_binary, mas diferentes destinos podem precisar de compiladores diferentes, dependendo da plataforma para a qual eles estão sendo criados e em qual plataforma eles estão sendo criados, chamados de plataforma de destino e plataforma de execução, respectivamente. Além disso, o autor da regra não necessariamente conhece todas as ferramentas e plataformas disponíveis. Portanto, não é viável codificá-las na definição da regra.

Uma solução menos ideal seria transferir a carga para os usuários, tornando o atributo _compiler não privado. Em seguida, os destinos individuais poderiam ser codificados para criar uma plataforma ou outra.

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",
)

Para melhorar essa solução, use select para escolher o compiler com base na 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",
    }),
)

No entanto, isso é tedioso e um pouco difícil de fazer para cada usuário do bar_binary. Se esse estilo não for usado de forma consistente em todo o espaço de trabalho, ele vai levar a builds que funcionam bem em uma única plataforma, mas falham quando estendidas para cenários multiplataforma. Ele também não resolve o problema de adicionar suporte a novas plataformas e compiladores sem modificar as regras ou metas atuais.

O framework da cadeia de ferramentas resolve esse problema adicionando um nível extra de indirecionamento. Basicamente, você declara que a regra tem uma dependência abstrata em algum membro de uma família de destinos (um tipo de toolchain), e o Bazel resolve isso automaticamente para um destino específico (uma toolchain) com base nas restrições da plataforma aplicável. Nem o autor da regra nem o autor de destino precisam conhecer o conjunto completo de plataformas e cadeias de ferramentas disponíveis.

Como escrever regras que usam conjuntos de ferramentas

No framework de conjunto de ferramentas, em vez de ter regras que dependem diretamente de ferramentas, elas dependem de tipos de conjunto de ferramentas. Um tipo de toolchain é um destino simples que representa uma classe de ferramentas que desempenham a mesma função para diferentes plataformas. Por exemplo, você pode declarar um tipo que representa o 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")

A definição de regra na seção anterior foi modificada para que, em vez de usar o compilador como um atributo, ela declare que consome uma toolchain //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"],
)

A função de implementação agora acessa essa dependência em ctx.toolchains em vez de ctx.attr, usando o tipo de toolchain como chave.

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"] retorna o provedor ToolchainInfo de qualquer destino para o qual o Bazel tenha resolvido a dependência do conjunto de ferramentas. Os campos do objeto ToolchainInfo são definidos pela regra da ferramenta subjacente. Na próxima seção, essa regra é definida de modo que haja um campo barcinfo que envolva um objeto BarcInfo.

O procedimento do Bazel para resolver cadeias de ferramentas para destinos é descrito abaixo. Apenas o destino da cadeia de ferramentas resolvido é feito uma dependência do destino bar_binary, não todo o espaço de cadeias de ferramentas candidatas.

Cadeias de ferramentas obrigatórias e opcionais

Por padrão, quando uma regra expressa uma dependência de tipo de toolchain usando um rótulo simples (como mostrado acima), o tipo de toolchain é considerado obrigatório. Se o Bazel não conseguir encontrar um conjunto de ferramentas correspondente (consulte Resolução de conjunto de ferramentas abaixo) para um tipo de conjunto de ferramentas obrigatório, isso será um erro e a análise será interrompida.

É possível declarar uma dependência de tipo de cadeia de ferramentas opcional, conforme a seguir:

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

Quando um tipo de conjunto de ferramentas opcional não pode ser resolvido, a análise continua, e o resultado de ctx.toolchains["//bar_tools:toolchain_type"] é None.

A função config_common.toolchain_type é obrigatória por padrão.

É possível usar os seguintes formulários:

  • Tipos de conjunto de ferramentas obrigatórios:
    • 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 conjunto de ferramentas opcionais:
    • 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),
    ],
)

Você também pode combinar formulários na mesma regra. No entanto, se o mesmo tipo de toolchain for listado várias vezes, ele vai usar a versão mais rígida, em que o obrigatório é mais rigoroso do que o opcional.

Como escrever aspectos que usam cadeias de ferramentas

Os aspectos têm acesso à mesma API de toolchain que as regras: é possível definir tipos de toolchain necessários, acessar toolchains pelo contexto e usá-los para gerar novas ações usando a toolchain.

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 []

Como definir conjuntos de ferramentas

Para definir alguns conjuntos de ferramentas para um determinado tipo, você precisa de três coisas:

  1. Uma regra específica da linguagem que representa o tipo de ferramenta ou conjunto de ferramentas. Por convenção, o nome dessa regra é seguido por "_toolchain".

    1. Observação: a regra \_toolchain não pode criar ações de build. Em vez disso, ele coleta artefatos de outras regras e os encaminha para a regra que usa a cadeia de ferramentas. Essa regra é responsável por criar todas as ações de build.

  2. Vários destinos desse tipo de regra, representando versões do conjunto de ferramentas ou ferramentas para diferentes plataformas.

  3. Para cada destino, um destino associado da regra genérica toolchain para fornecer metadados usados pelo framework do conjunto de ferramentas. Esse destino toolchain também se refere ao toolchain_type associado a essa cadeia de ferramentas. Isso significa que uma regra _toolchain pode ser associada a qualquer toolchain_type, e que apenas em uma instância toolchain que usa essa regra _toolchain é que a regra é associada a um toolchain_type.

Para nosso exemplo em execução, aqui está uma definição para uma regra bar_toolchain. Nosso exemplo tem apenas um compilador, mas outras ferramentas, como um vinculador, também podem ser agrupadas abaixo dele.

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(),
    },
)

A regra precisa retornar um provedor ToolchainInfo, que se torna o objeto que a regra de consumo recupera usando ctx.toolchains e o rótulo do tipo de conjunto de ferramentas. ToolchainInfo, como struct, pode conter pares de campo-valor arbitrários. A especificação de quais campos são adicionados ao ToolchainInfo precisa ser claramente documentada no tipo de conjunto de ferramentas. Neste exemplo, os valores retornam unidos em um objeto BarcInfo para reutilizar o esquema definido acima. Esse estilo pode ser útil para validação e reutilização de código.

Agora é possível 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 fim, você cria definições toolchain para os dois destinos bar_toolchain. Essas definições vinculam os destinos específicos da linguagem ao tipo de conjunto de ferramentas e fornecem as informações de restrição que informam ao Bazel quando o conjunto é adequado para uma determinada plataforma.

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",
)

O uso da sintaxe de caminho relativo acima sugere que essas definições estão todas no mesmo pacote, mas não há motivo para que o tipo de toolchain, os destinos de toolchain específicos de idioma e os destinos de definição toolchain não possam estar em pacotes separados.

Consulte o go_toolchain para conferir um exemplo real.

Toolchains e configurações

Uma pergunta importante para os autores de regras é: quando um destino bar_toolchain é analisado, qual configuração ele encontra e quais transições devem ser usadas para dependências? O exemplo acima usa atributos de string, mas o que aconteceria com uma cadeia de ferramentas mais complicada que depende de outros destinos no repositório do Bazel?

Vamos conferir uma versão mais complexa 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(),
    },
)

O uso de attr.label é igual a de uma regra padrão, mas o significado do parâmetro cfg é um pouco diferente.

A dependência de um destino (chamado de "pai") para uma cadeia de ferramentas pela resolução de cadeia de ferramentas usa uma transição de configuração especial chamada de "transição de cadeia de ferramentas". A transição da cadeia de ferramentas mantém a configuração, exceto que ela força a plataforma de execução a ser a mesma para a cadeia de ferramentas e para a mãe. Caso contrário, a resolução da cadeia de ferramentas para a cadeia de ferramentas poderia escolher qualquer plataforma de execução e não seria necessariamente a mesma que a mãe. Isso permite que todas as dependências exec do conjunto de ferramentas também sejam executáveis para as ações de build do pai. Todas as dependências do toolchain que usam cfg = "target" (ou que não especificam cfg, já que "target" é o padrão) são criadas para a mesma plataforma de destino que o pai. Isso permite que as regras da cadeia de ferramentas contribuam com as bibliotecas (o atributo system_lib acima) e as ferramentas (o atributo compiler) para as regras de build que precisam delas. As bibliotecas do sistema estão vinculadas ao artefato final e, portanto, precisam ser criadas para a mesma plataforma. Já o compilador é uma ferramenta invocada durante o build e precisa ser executado na plataforma de execução.

Como registrar e criar com toolchains

Nesse ponto, todos os blocos de construção estão montados, e você só precisa disponibilizar as cadeias de ferramentas para o procedimento de resolução do Bazel. Isso é feito registrando o conjunto de ferramentas em um arquivo WORKSPACE usando register_toolchains() ou transmitindo os rótulos dos conjuntos de ferramentas na linha de comando usando a flag --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/...",
)

Ao usar padrões de destino para registrar toolchains, a ordem em que as toolchains individuais são registradas é determinada pelas seguintes regras:

  • As cadeias de ferramentas definidas em um subpacote de um pacote são registradas antes das definidas no próprio pacote.
  • Em um pacote, as cadeias de ferramentas são registradas na ordem alfabética dos nomes.

Agora, quando você cria um destino que depende de um tipo de toolchain, uma toolchain adequada é selecionada com base nas plataformas de destino e de execução.

# 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

O Bazel vai detectar que //my_pkg:my_bar_binary está sendo criado com uma plataforma que tem @platforms//os:linux e, portanto, resolver a referência //bar_tools:toolchain_type para //bar_tools:barc_linux_toolchain. Isso vai acabar criando //bar_tools:barc_linux, mas não //bar_tools:barc_windows.

Resolução do conjunto de ferramentas

Para cada destino que usa conjuntos de ferramentas, o procedimento de resolução de conjuntos de ferramentas do Bazel determina as dependências concretas do conjunto de ferramentas do destino. O procedimento recebe como entrada um conjunto de tipos de toolchain necessários, a plataforma de destino, a lista de plataformas de execução disponíveis e a lista de toolchains disponíveis. As saídas são uma cadeia de ferramentas selecionada para cada tipo de cadeia de ferramentas e uma plataforma de execução selecionada para o destino atual.

As plataformas e os conjuntos de ferramentas de execução disponíveis são coletados do arquivo WORKSPACE por register_execution_platforms e register_toolchains. Outras plataformas de execução e conjuntos de ferramentas também podem ser especificadas na linha de comando usando --extra_execution_platforms e --extra_toolchains. A plataforma host é incluída automaticamente como uma plataforma de execução disponível. As plataformas e as cadeias de ferramentas disponíveis são rastreadas como listas ordenadas para determinismo, com preferência dada aos itens anteriores na lista.

O conjunto de toolchains disponíveis, em ordem de prioridade, é criado a partir de --extra_toolchains e register_toolchains:

  1. As cadeias de ferramentas registradas usando --extra_toolchains são adicionadas primeiro.
    1. Entre elas, a toolchain última tem a maior prioridade.
  2. Chains de ferramentas registradas usando register_toolchains
    1. Entre elas, a cadeia de ferramentas primeira mencionada tem a maior prioridade.

Observação: pseudodestinos, como :all, :* e /..., são ordenados pelo mecanismo de carregamento de pacotes do Bazel, que usa uma ordem alfabética.

As etapas de resolução são as seguintes.

  1. Uma cláusula target_compatible_with ou exec_compatible_with corresponde a uma plataforma se, para cada constraint_value na lista, a plataforma também tiver esse constraint_value (explicitamente ou como um padrão).

    Se a plataforma tiver constraint_values de constraint_settings não referenciados pela cláusula, eles não afetarão a correspondência.

  2. Se o destino que está sendo criado especificar o atributo exec_compatible_with (ou a definição da regra especificar o argumento exec_compatible_with), a lista de plataformas de execução disponíveis será filtrada para remover as que não correspondam às restrições de execução.

  3. Para cada plataforma de execução disponível, você associa cada tipo de conjunto de ferramentas ao primeiro conjunto disponível, se houver, que seja compatível com essa plataforma e com a plataforma de destino.

  4. Qualquer plataforma de execução que não encontre um conjunto de ferramentas obrigatório compatível para um dos tipos é descartada. Das plataformas restantes, a primeira se torna a plataforma de execução do destino atual, e as cadeias de ferramentas associadas (se houver) se tornam dependências do destino.

A plataforma de execução escolhida é usada para executar todas as ações geradas pelo destino.

Nos casos em que o mesmo destino pode ser criado em várias configurações (como para CPUs diferentes) no mesmo build, o procedimento de resolução é aplicado de forma independente a cada versão do destino.

Se a regra usar grupos de execução, cada um deles fará a resolução do conjunto de ferramentas separadamente, e cada um deles terá a própria plataforma de execução e conjuntos de ferramentas.

Como depurar conjuntos de ferramentas

Se você estiver adicionando suporte ao conjunto de ferramentas a uma regra, use a flag --toolchain_resolution_debug=regex. Durante a resolução do conjunto de ferramentas, a sinalização fornece uma saída detalhada para tipos de conjunto de ferramentas ou nomes de destino que correspondem à variável regex. É possível usar .* para gerar todas as informações. O Bazel mostra nomes de conjuntos de ferramentas que verifica e pula durante o processo de resolução.

Se você quiser saber quais dependências cquery são da resolução do conjunto de ferramentas, use a flag --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