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Lines of Context:
 
1
================
 
2
Network Protocol
 
3
================
 
4
 
 
5
:Date: 2007-09-03
 
6
 
 
7
 
 
8
.. contents::
 
9
 
 
10
 
 
11
Overview
 
12
========
 
13
 
 
14
The smart protocol provides a way to send a requests and corresponding
 
15
responses to communicate with a remote bzr process.
 
16
 
 
17
Layering
 
18
========
 
19
 
 
20
Medium
 
21
------
 
22
 
 
23
At the bottom level there is either a socket, pipes, or an HTTP
 
24
request/response.  We call this layer the *medium*.  It is responsible for
 
25
carrying bytes between a client and server.  For sockets, we have the idea
 
26
that you have multiple requests and get a read error because the other
 
27
side did shutdown.  For pipes we have read pipe which will have a zero
 
28
read which marks end-of-file.  For HTTP server environment there is no
 
29
end-of-stream because each request coming into the server is independent.
 
30
 
 
31
So we need a wrapper around pipes and sockets to seperate out requests
 
32
from substrate and this will give us a single model which is consistent
 
33
for HTTP, sockets and pipes.
 
34
 
 
35
Protocol
 
36
--------
 
37
 
 
38
On top of the medium is the *protocol*.  This is the layer that
 
39
deserialises bytes into the structured data that requests and responses
 
40
consist of.
 
41
 
 
42
Request/Response processing
 
43
---------------------------
 
44
 
 
45
On top of the protocol is the logic for processing requests (on the
 
46
server) or responses (on the client).
 
47
 
 
48
Server-side
 
49
-----------
 
50
 
 
51
Sketch::
 
52
 
 
53
 MEDIUM  (factory for protocol, reads bytes & pushes to protocol,
 
54
          uses protocol to detect end-of-request, sends written
 
55
          bytes to client) e.g. socket, pipe, HTTP request handler.
 
56
  ^
 
57
  | bytes.
 
58
  v
 
59
 
 
60
 PROTOCOL(serialization, deserialization)  accepts bytes for one
 
61
          request, decodes according to internal state, pushes
 
62
          structured data to handler.  accepts structured data from
 
63
          handler and encodes and writes to the medium.  factory for
 
64
          handler.
 
65
  ^
 
66
  | structured data
 
67
  v
 
68
 
 
69
 HANDLER  (domain logic) accepts structured data, operates state
 
70
          machine until the request can be satisfied,
 
71
          sends structured data to the protocol.
 
72
 
 
73
Request handlers are registered in the `bzrlib.smart.request` module.
 
74
 
 
75
 
 
76
Client-side
 
77
-----------
 
78
 
 
79
Sketch::
 
80
 
 
81
 CLIENT   domain logic, accepts domain requests, generated structured
 
82
          data, reads structured data from responses and turns into
 
83
          domain data.  Sends structured data to the protocol.
 
84
          Operates state machines until the request can be delivered
 
85
          (e.g. reading from a bundle generated in bzrlib to deliver a
 
86
          complete request).
 
87
 
 
88
          This is RemoteBzrDir, RemoteRepository, etc.
 
89
  ^
 
90
  | structured data
 
91
  v
 
92
 
 
93
 PROTOCOL  (serialization, deserialization)  accepts structured data for one
 
94
          request, encodes and writes to the medium.  Reads bytes from the
 
95
          medium, decodes and allows the client to read structured data.
 
96
  ^
 
97
  | bytes.
 
98
  v
 
99
 
 
100
 MEDIUM   accepts bytes from the protocol & delivers to the remote server.
 
101
          Allows the protocol to read bytes e.g. socket, pipe, HTTP request.
 
102
 
 
103
The domain logic is in `bzrlib.remote`: `RemoteBzrDir`, `RemoteBranch`,
 
104
and so on.
 
105
 
 
106
There is also an plain file-level transport that calls remote methods to
 
107
manipulate files on the server in `bzrlib.transport.remote`.
 
108
 
 
109
Protocol description
 
110
====================
 
111
 
 
112
Version one
 
113
-----------
 
114
 
 
115
Version one of the protocol was introduced in Bazaar 0.11.
 
116
 
 
117
The protocol (for both requests and responses) is described by::
 
118
 
 
119
  REQUEST := MESSAGE_V1
 
120
  RESPONSE := MESSAGE_V1
 
121
  MESSAGE_V1 := ARGS [BODY]
 
122
 
 
123
  ARGS := ARG [MORE_ARGS] NEWLINE
 
124
  MORE_ARGS := SEP ARG [MORE_ARGS]
 
125
  SEP := 0x01
 
126
 
 
127
  BODY := LENGTH NEWLINE BODY_BYTES TRAILER
 
128
  LENGTH := decimal integer
 
129
  TRAILER := "done" NEWLINE
 
130
 
 
131
That is, a tuple of arguments separated by Ctrl-A and terminated with a
 
132
newline, followed by length prefixed body with a constant trailer.  Note
 
133
that although arguments are not 8-bit safe (they cannot include 0x01 or
 
134
0x0a bytes without breaking the protocol encoding), the body is.
 
135
 
 
136
Version two
 
137
-----------
 
138
 
 
139
Version two was introduced in Bazaar 0.16.
 
140
 
 
141
The request protocol is::
 
142
 
 
143
  REQUEST_V2 := "bzr request 2" NEWLINE MESSAGE_V2
 
144
 
 
145
The response protocol is::
 
146
 
 
147
  RESPONSE_V2 := "bzr response 2" NEWLINE RESPONSE_STATUS NEWLINE MESSAGE_V2
 
148
  RESPONSE_STATUS := "success" | "failed"
 
149
 
 
150
Future versions should follow this structure, like version two does::
 
151
 
 
152
  FUTURE_MESSAGE := VERSION_STRING NEWLINE REST_OF_MESSAGE
 
153
 
 
154
This is so that clients and servers can read bytes up to the first newline
 
155
byte to determine what version a message is.
 
156
 
 
157
For compatibility will all versions (past and future) of bzr clients,
 
158
servers that receive a request in an unknown protocol version should
 
159
respond with a single-line error terminated with 0x0a (NEWLINE), rather
 
160
than structured response prefixed with a version string.
 
161
 
 
162
Version two of the message protocol is::
 
163
 
 
164
  MESSAGE_V2 := ARGS [BODY_V2]
 
165
  BODY_V2 := BODY | STREAMED_BODY
 
166
 
 
167
That is, a version one length-prefixed body, or a version two streamed
 
168
body.
 
169
 
 
170
Version two with streamed bodies
 
171
--------------------------------
 
172
 
 
173
An extension to version two allows streamed bodies.  A streamed body looks
 
174
a lot like HTTP's chunked encoding::
 
175
 
 
176
  STREAMED_BODY := "chunked" NEWLINE CHUNKS TERMINATOR
 
177
  CHUNKS := CHUNK [CHUNKS]
 
178
  CHUNK := HEX_LENGTH CHUNK_CONTENT
 
179
  HEX_LENGTH := HEX_DIGITS NEWLINE
 
180
  CHUNK_CONTENT := bytes
 
181
  
 
182
  TERMINATOR := SUCCESS_TERMINATOR | ERROR_TERMINATOR
 
183
  SUCCESS_TERMINATOR := 'END' NEWLINE
 
184
  ERROR_TERMINATOR := 'ERR' NEWLINE CHUNKS SUCCESS_TERMINATOR
 
185
 
 
186
That is, the body consists of a series of chunks.  Each chunk starts with
 
187
a length prefix in hexadecimal digits, followed by an ASCII newline byte.
 
188
The end of the body is signaled by '``END\\n``', or by '``ERR\\n``'
 
189
followed by error args, one per chunk.  Note that these args are 8-bit
 
190
safe, unlike request args.
 
191
 
 
192
A streamed body starts with the string "chunked" so that legacy clients
 
193
and servers will not mistake the first chunk as the start of a version one
 
194
body.
 
195
 
 
196
The type of body (length-prefixed or chunked) in a response is always the
 
197
same for a given request method.  Only new request methods introduced in
 
198
Bazaar 0.91 and later use streamed bodies.
 
199
 
 
200
Version three
 
201
-------------
 
202
 
 
203
.. note::
 
204
  
 
205
  For some discussion of the requirements that led to this new protocol
 
206
  version, see `bug #83935`_.
 
207
 
 
208
.. _bug #83935: https://bugs.launchpad.net/bzr/+bug/83935
 
209
 
 
210
Version three has bencoding of most protocol structures, to make parsing
 
211
simpler.  For extra parsing convenience, these structures are length
 
212
prefixed::
 
213
 
 
214
  LENGTH_PREFIX := 32-bit unsigned integer in network byte order
 
215
 
 
216
Unlike earlier versions, clients and servers are no longer required to
 
217
know which request verbs and responses will have bodies attached.  Because
 
218
of length-prefixing and other changes, it is always possible to know when
 
219
a complete request or response has been read, even if the server
 
220
implements no verbs.
 
221
 
 
222
The underlying message format is::
 
223
 
 
224
  MESSAGE := "bzr message 3 (bzr 1.6)" NEWLINE HEADERS MESSAGE_PARTS
 
225
  HEADERS := LENGTH_PREFIX bencoded_dict
 
226
  MESSAGE_PARTS := MESSAGE_PART [MORE_MESSAGE_PARTS]
 
227
  MORE_MESSAGE_PARTS := END_MESSAGE_PARTS | MESSAGE_PARTS
 
228
  END_MESSAGE_PARTS := "e"
 
229
 
 
230
  MESSAGE_PART := ONE_BYTE | STRUCTURE | BYTES
 
231
  ONE_BYTE := "o" byte
 
232
  STRUCTURE := "s" LENGTH_PREFIX bencoded_structure
 
233
  BYTES := "b" LENGTH_PREFIX bytes
 
234
 
 
235
This format allows an arbitrary sequence of message parts to be encoded
 
236
in a single message.
 
237
 
 
238
Headers
 
239
~~~~~~~
 
240
 
 
241
Each request and response will have “headers”, a dictionary of key-value pairs.
 
242
The keys must be strings, not any other type of value.
 
243
 
 
244
Currently, the only defined header is “Software version”.  Both the client and
 
245
the server should include a “Software version” header, with a value of a
 
246
free-form string such as “bzrlib 1.5”, to aid debugging and logging.  Clients
 
247
and servers **should not** vary behaviour based on this string.
 
248
 
 
249
Conventional requests and responses
 
250
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
251
 
 
252
By convention, most requests and responses have a simple “arguments plus
 
253
optional body” structure, as in earlier protocol versions.  This section
 
254
describes how such messages are encoded.  All requests and responses
 
255
defined by earlier protocol versions must be encoded in this way.
 
256
 
 
257
Conventional requests will send a sequence of:
 
258
 
 
259
* Arguments (a STRUCTURE of a tuple)
 
260
 
 
261
* (Optional) body
 
262
 
 
263
  * Single body (BYTES), or
 
264
 
 
265
  * Streamed body (multiple BYTES parts), followed by a status (ONE_BYTE)
 
266
 
 
267
    * if status is "E", followed by an Error (STRUCTURE)
 
268
 
 
269
Conventional responses will send a sequence of:
 
270
 
 
271
* Status (ONE_BYTE)
 
272
 
 
273
* Arguments (a STRUCTURE of a tuple)
 
274
 
 
275
* (Optional) body
 
276
 
 
277
  * Single body (BYTES), or
 
278
 
 
279
  * Streamed body (multiple BYTES parts), followed by a status (ONE_BYTE)
 
280
 
 
281
    * if status is "E", followed by an Error (STRUCTURE)
 
282
 
 
283
In all cases, the ONE_BYTE status is either "S" for Success or "E" for
 
284
Error.  Note that the streamed body from version two is now just multiple
 
285
BYTES parts.
 
286
 
 
287
For new methods, these sequences are just a convention and may be varied
 
288
if appropriate for a particular request or response.  However, each
 
289
request should at least start with a STRUCTURE encoding the arguments
 
290
tuple.  The first element of that tuple must be a string that names the
 
291
request method.  (Note that arguments in this protocol version are
 
292
bencoded.  As a result, unlike previous protocol versions, arguments in
 
293
this version are 8-bit clean.)
 
294
 
 
295
For errors (where the Status byte of a response or a streamed body is
 
296
"E"), the situation is analagous to requests.  The first item in the
 
297
encoded sequence must be a string of the error name.  The other arguments
 
298
supply details about the error, and their number and types will depend on
 
299
the type of error (as identified by the error name).
 
300
 
 
301
Paths
 
302
=====
 
303
 
 
304
Paths are passed across the network.  The client needs to see a namespace
 
305
that includes any repository that might need to be referenced, and the
 
306
client needs to know about a root directory beyond which it cannot ascend.
 
307
 
 
308
Servers run over ssh will typically want to be able to access any path the
 
309
user can access.  Public servers on the other hand (which might be over
 
310
http, ssh or tcp) will typically want to restrict access to only a
 
311
particular directory and its children, so will want to do a software
 
312
virtual root at that level.  In other words they'll want to rewrite
 
313
incoming paths to be under that level (and prevent escaping using ../
 
314
tricks).  The default implementation in bzrlib does this using the
 
315
`bzrlib.transport.chroot` module.
 
316
 
 
317
URLs that include ~ should probably be passed across to the server
 
318
verbatim and the server can expand them.  This will proably not be
 
319
meaningful when limited to a directory?  See `bug 109143`_.
 
320
 
 
321
.. _bug 109143: https://bugs.launchpad.net/bzr/+bug/109143
 
322
 
 
323
 
 
324
Requests
 
325
========
 
326
 
 
327
The first argument of a request specifies the request method.
 
328
 
 
329
The available request methods are registered in `bzrlib.smart.request`.
 
330
 
 
331
**XXX**: ideally the request methods should be documented here.
 
332
Contributions welcome!
 
333
 
 
334
 
 
335
Recognised errors
 
336
=================
 
337
 
 
338
The first argument of an error response specifies the error type.
 
339
 
 
340
One possible error name is ``UnknownMethod``, which means the server does
 
341
not recognise the verb used by the client's request.  This error was
 
342
introduced in version three.
 
343
 
 
344
**XXX**: ideally the error types should be documented here.  Contributions
 
345
welcome!
 
346
 
 
347
..
 
348
   vim: ft=rst tw=74 ai
 
349