]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/bootstrap/README.md
Deal with spaces in the rust version.
[rust.git] / src / bootstrap / README.md
1 # rustbuild - Bootstrapping Rust
2
3 This is an in-progress README which is targeted at helping to explain how Rust
4 is bootstrapped and in general some of the technical details of the build
5 system.
6
7 ## Using rustbuild
8
9 The rustbuild build system has a primary entry point, a top level `x.py` script:
10
11 ```sh
12 $ python ./x.py build
13 ```
14
15 Note that if you're on Unix you should be able to execute the script directly:
16
17 ```sh
18 $ ./x.py build
19 ```
20
21 The script accepts commands, flags, and arguments to determine what to do:
22
23 * `build` - a general purpose command for compiling code. Alone `build` will
24   bootstrap the entire compiler, and otherwise arguments passed indicate what to
25   build. For example:
26
27   ```
28   # build the whole compiler
29   ./x.py build
30
31   # build the stage1 compiler
32   ./x.py build --stage 1
33
34   # build stage0 libstd
35   ./x.py build --stage 0 library/std
36
37   # build a particular crate in stage0
38   ./x.py build --stage 0 library/test
39   ```
40
41   If files are dirty that would normally be rebuilt from stage 0, that can be
42   overridden using `--keep-stage 0`. Using `--keep-stage n` will skip all steps
43   that belong to stage n or earlier:
44
45   ```
46   # keep old build products for stage 0 and build stage 1
47   ./x.py build --keep-stage 0 --stage 1
48   ```
49
50 * `test` - a command for executing unit tests. Like the `build` command this
51   will execute the entire test suite by default, and otherwise it can be used to
52   select which test suite is run:
53
54   ```
55   # run all unit tests
56   ./x.py test
57
58   # execute tool tests
59   ./x.py test tidy
60
61   # execute the UI test suite
62   ./x.py test src/test/ui
63
64   # execute only some tests in the UI test suite
65   ./x.py test src/test/ui --test-args substring-of-test-name
66
67   # execute tests in the standard library in stage0
68   ./x.py test --stage 0 library/std
69
70   # execute tests in the core and standard library in stage0,
71   # without running doc tests (thus avoid depending on building the compiler)
72   ./x.py test --stage 0 --no-doc library/core library/std
73
74   # execute all doc tests
75   ./x.py test src/doc
76   ```
77
78 * `doc` - a command for building documentation. Like above can take arguments
79   for what to document.
80
81 ## Configuring rustbuild
82
83 There are currently two methods for configuring the rustbuild build system.
84
85 First, rustbuild offers a TOML-based configuration system with a `config.toml`
86 file. An example of this configuration can be found at `config.toml.example`,
87 and the configuration file can also be passed as `--config path/to/config.toml`
88 if the build system is being invoked manually (via the python script).
89
90 Next, the `./configure` options serialized in `config.mk` will be
91 parsed and read. That is, if any `./configure` options are passed, they'll be
92 handled naturally. `./configure` should almost never be used for local
93 installations, and is primarily useful for CI. Prefer to customize behavior
94 using `config.toml`.
95
96 Finally, rustbuild makes use of the [gcc-rs crate] which has [its own
97 method][env-vars] of configuring C compilers and C flags via environment
98 variables.
99
100 [gcc-rs crate]: https://github.com/alexcrichton/gcc-rs
101 [env-vars]: https://github.com/alexcrichton/gcc-rs#external-configuration-via-environment-variables
102
103 ## Build stages
104
105 The rustbuild build system goes through a few phases to actually build the
106 compiler. What actually happens when you invoke rustbuild is:
107
108 1. The entry point script, `x.py` is run. This script is
109    responsible for downloading the stage0 compiler/Cargo binaries, and it then
110    compiles the build system itself (this folder). Finally, it then invokes the
111    actual `bootstrap` binary build system.
112 2. In Rust, `bootstrap` will slurp up all configuration, perform a number of
113    sanity checks (compilers exist for example), and then start building the
114    stage0 artifacts.
115 3. The stage0 `cargo` downloaded earlier is used to build the standard library
116    and the compiler, and then these binaries are then copied to the `stage1`
117    directory. That compiler is then used to generate the stage1 artifacts which
118    are then copied to the stage2 directory, and then finally the stage2
119    artifacts are generated using that compiler.
120
121 The goal of each stage is to (a) leverage Cargo as much as possible and failing
122 that (b) leverage Rust as much as possible!
123
124 ## Incremental builds
125
126 You can configure rustbuild to use incremental compilation. Because
127 incremental is new and evolving rapidly, if you want to use it, it is
128 recommended that you replace the snapshot with a locally installed
129 nightly build of rustc. You will want to keep this up to date.
130
131 To follow this course of action, first thing you will want to do is to
132 install a nightly, presumably using `rustup`. You will then want to
133 configure your directory to use this build, like so:
134
135 ```sh
136 # configure to use local rust instead of downloading a beta.
137 # `--local-rust-root` is optional here. If elided, we will
138 # use whatever rustc we find on your PATH.
139 $ ./configure --local-rust-root=~/.cargo/ --enable-local-rebuild
140 ```
141
142 After that, you can use the `--incremental` flag to actually do
143 incremental builds:
144
145 ```sh
146 $ ./x.py build --incremental
147 ```
148
149 The `--incremental` flag will store incremental compilation artifacts
150 in `build/<host>/stage0-incremental`. Note that we only use incremental
151 compilation for the stage0 -> stage1 compilation -- this is because
152 the stage1 compiler is changing, and we don't try to cache and reuse
153 incremental artifacts across different versions of the compiler. For
154 this reason, `--incremental` defaults to `--stage 1` (though you can
155 manually select a higher stage, if you prefer).
156
157 You can always drop the `--incremental` to build as normal (but you
158 will still be using the local nightly as your bootstrap).
159
160 ## Directory Layout
161
162 This build system houses all output under the `build` directory, which looks
163 like this:
164
165 ```sh
166 # Root folder of all output. Everything is scoped underneath here
167 build/
168
169   # Location where the stage0 compiler downloads are all cached. This directory
170   # only contains the tarballs themselves as they're extracted elsewhere.
171   cache/
172     2015-12-19/
173     2016-01-15/
174     2016-01-21/
175     ...
176
177   # Output directory for building this build system itself. The stage0
178   # cargo/rustc are used to build the build system into this location.
179   bootstrap/
180     debug/
181     release/
182
183   # Output of the dist-related steps like dist-std, dist-rustc, and dist-docs
184   dist/
185
186   # Temporary directory used for various input/output as part of various stages
187   tmp/
188
189   # Each remaining directory is scoped by the "host" triple of compilation at
190   # hand.
191   x86_64-unknown-linux-gnu/
192
193     # The build artifacts for the `compiler-rt` library for the target this
194     # folder is under. The exact layout here will likely depend on the platform,
195     # and this is also built with CMake so the build system is also likely
196     # different.
197     compiler-rt/
198       build/
199
200     # Output folder for LLVM if it is compiled for this target
201     llvm/
202
203       # build folder (e.g. the platform-specific build system). Like with
204       # compiler-rt this is compiled with CMake
205       build/
206
207       # Installation of LLVM. Note that we run the equivalent of 'make install'
208       # for LLVM to setup these folders.
209       bin/
210       lib/
211       include/
212       share/
213       ...
214
215     # Output folder for all documentation of this target. This is what's filled
216     # in whenever the `doc` step is run.
217     doc/
218
219     # Output for all compiletest-based test suites
220     test/
221       ui/
222       compile-fail/
223       debuginfo/
224       ...
225
226     # Location where the stage0 Cargo and Rust compiler are unpacked. This
227     # directory is purely an extracted and overlaid tarball of these two (done
228     # by the bootstrapy python script). In theory the build system does not
229     # modify anything under this directory afterwards.
230     stage0/
231
232     # These to build directories are the cargo output directories for builds of
233     # the standard library and compiler, respectively. Internally these may also
234     # have other target directories, which represent artifacts being compiled
235     # from the host to the specified target.
236     #
237     # Essentially, each of these directories is filled in by one `cargo`
238     # invocation. The build system instruments calling Cargo in the right order
239     # with the right variables to ensure these are filled in correctly.
240     stageN-std/
241     stageN-test/
242     stageN-rustc/
243     stageN-tools/
244
245     # This is a special case of the above directories, **not** filled in via
246     # Cargo but rather the build system itself. The stage0 compiler already has
247     # a set of target libraries for its own host triple (in its own sysroot)
248     # inside of stage0/. When we run the stage0 compiler to bootstrap more
249     # things, however, we don't want to use any of these libraries (as those are
250     # the ones that we're building). So essentially, when the stage1 compiler is
251     # being compiled (e.g. after libstd has been built), *this* is used as the
252     # sysroot for the stage0 compiler being run.
253     #
254     # Basically this directory is just a temporary artifact use to configure the
255     # stage0 compiler to ensure that the libstd we just built is used to
256     # compile the stage1 compiler.
257     stage0-sysroot/lib/
258
259     # These output directories are intended to be standalone working
260     # implementations of the compiler (corresponding to each stage). The build
261     # system will link (using hard links) output from stageN-{std,rustc} into
262     # each of these directories.
263     #
264     # In theory there is no extra build output in these directories.
265     stage1/
266     stage2/
267     stage3/
268 ```
269
270 ## Cargo projects
271
272 The current build is unfortunately not quite as simple as `cargo build` in a
273 directory, but rather the compiler is split into three different Cargo projects:
274
275 * `library/std` - the standard library
276 * `library/test` - testing support, depends on libstd
277 * `src/rustc` - the actual compiler itself
278
279 Each "project" has a corresponding Cargo.lock file with all dependencies, and
280 this means that building the compiler involves running Cargo three times. The
281 structure here serves two goals:
282
283 1. Facilitating dependencies coming from crates.io. These dependencies don't
284    depend on `std`, so libstd is a separate project compiled ahead of time
285    before the actual compiler builds.
286 2. Splitting "host artifacts" from "target artifacts". That is, when building
287    code for an arbitrary target you don't need the entire compiler, but you'll
288    end up needing libraries like libtest that depend on std but also want to use
289    crates.io dependencies. Hence, libtest is split out as its own project that
290    is sequenced after `std` but before `rustc`. This project is built for all
291    targets.
292
293 There is some loss in build parallelism here because libtest can be compiled in
294 parallel with a number of rustc artifacts, but in theory the loss isn't too bad!
295
296 ## Build tools
297
298 We've actually got quite a few tools that we use in the compiler's build system
299 and for testing. To organize these, each tool is a project in `src/tools` with a
300 corresponding `Cargo.toml`. All tools are compiled with Cargo (currently having
301 independent `Cargo.lock` files) and do not currently explicitly depend on the
302 compiler or standard library. Compiling each tool is sequenced after the
303 appropriate libstd/libtest/librustc compile above.
304
305 ## Extending rustbuild
306
307 So you'd like to add a feature to the rustbuild build system or just fix a bug.
308 Great! One of the major motivational factors for moving away from `make` is that
309 Rust is in theory much easier to read, modify, and write. If you find anything
310 excessively confusing, please open an issue on this and we'll try to get it
311 documented or simplified pronto.
312
313 First up, you'll probably want to read over the documentation above as that'll
314 give you a high level overview of what rustbuild is doing. You also probably
315 want to play around a bit yourself by just getting it up and running before you
316 dive too much into the actual build system itself.
317
318 After that, each module in rustbuild should have enough documentation to keep
319 you up and running. Some general areas that you may be interested in modifying
320 are:
321
322 * Adding a new build tool? Take a look at `bootstrap/tool.rs` for examples of
323   other tools.
324 * Adding a new compiler crate? Look no further! Adding crates can be done by
325   adding a new directory with `Cargo.toml` followed by configuring all
326   `Cargo.toml` files accordingly.
327 * Adding a new dependency from crates.io? This should just work inside the
328   compiler artifacts stage (everything other than libtest and libstd).
329 * Adding a new configuration option? You'll want to modify `bootstrap/flags.rs`
330   for command line flags and then `bootstrap/config.rs` to copy the flags to the
331   `Config` struct.
332 * Adding a sanity check? Take a look at `bootstrap/sanity.rs`.
333
334 If you have any questions feel free to reach out on `#infra` channel in the
335 [Rust Discord server][rust-discord] or ask on internals.rust-lang.org. When
336 you encounter bugs, please file issues on the rust-lang/rust issue tracker.
337
338 [rust-discord]: https://discord.gg/rust-lang