bazel简介（二）——从makefile向bazel转变（使用genrule）

0x01 背景

上篇中已经介绍了bazel的基本工作原理和相关的概念。这篇将继续介绍下，现有的makefile构建工程如何切换到bazel构建系统。

bazel提供了丰富的扩展方式，当然也支持从目前的makefile过渡到bazel构建。

再次说明下其特性：

1. 多语言支持，并且支持扩展到任何语言的构建。
   
   扩展DSL是starlyke语言，为Python的一个子集，容易上手。这一点是cmake和其他构建系统不具备的。
2. 支持缓存。
3. 支持分布式构建。
4. 支持最小化构建。
   
   在一个大型系统中，一个人可能只需要负责其中的一个小组件，这个组件可能又依赖其他组件。当这个组件需要更新测试时，只希望去构建这个组件依赖的组件和这个组件本身，其他不相关的可以不构建，这样可以使用构建过程更快捷。bazel就支持这种方式。

0x02 makefile的问题

上文中说过makefile在处理小规模软件时还不错，当规模增大时，makefile有以下问题。

1. 各个组件之间的依赖难以管理。 makefile只支持将所有的源码放在一个目录下，然后由顶层的。
   
   这个依赖关系只能是有经验的人知道，新人想最小化编译时，只能试错，发现有依赖未构建时，再去手动构建。
2. 增量式构建难以控制。
   
   这一点和第1点是相关的，因为依赖不能自动化构建，所以增量式构建也不具备。
3. 构建速度不足，难以做缓存。
   
   makefile本身不支持缓存，需要额外的工作自行实现缓存。

0x03 需要解决的问题

虽然说bazel兼容makefile的构建，但也不是直接的支持。需要对bazel的扩展方式有一些了解。也有以下几个问题需要解决。

1. bazel的规则中需要定义输入输出
   
   makefile中的输出一般不定义。比如如下的makefile中。这个makefile中就没有定义明确的输出。

all:
	gcc hello.c

或者是这样的。在makefile中规则中是去执行一个make.sh脚本。

install:
	bash -x make.sh

1. makefile一般需要在当前目录下执行
   
   makefile中定义的输入和输出，都是基于当前的目录，而bazel是在顶层执行的，它的工作目录就是顶层的WORKSPACE所在的目录。这对makefile来说是不友好的。

针对这2个问题，通过查看bazel的issue和文档并没有发现好的解决方式。回答人基本上就推荐你去用对应语言的扩展，这对很多发有工程来说是不现实的。原因有：

1. 对应语言的扩展不大可能无缝支持。
   
   多半需要自己去修改构建的代码。比如我遇到的1个c语言的工程，使用cc_external_rule就行不通。
2. 额外的学习成本。
   
   这个对应的语言的扩展也是需要时间去学习的，也是隐藏的成本。

所以，对bazel有兴趣的多语言构建项目，希望以这样的理想方式过渡。

1. 现有的makefile工程可以无痛过渡。
2. 新开发或者大规模重构的工程，可以直接上bazel。

通过总结，给出了以下的过渡方案，基本上可以满足再有的makefile工程。

0x04 过渡方案

方案要点：

1. 使用bazel的沙盒环境变量，保留makefile的构建时的环境变量。
   
   这些环境变量可能INSTALLROOT这种安装环境变量，也可能有LD_LIBRARY_PATH这种编译链接环境变量。
2. 使用genrule规则，可以快速切换到makefile所在的目录，执行make。

示例工程见gitee。https://gitee.com/linmaolin/bazel-demo/tree/makefile

包含src和lib两个目录。各自有自己的makefile。其中src依赖lib。

方案中的第1点可以非常方便地通过bazel build时的选项--action_env传递。第2点实现有点曲折，不过并不复杂。这里详细说明下。

通过熟悉bazel文档我们知道genrule可以实现任何构建过程。这里我们希望如下的genrule。只定义基本的属性，其中cmd里可以cd到BUILD_PATH，BUILD_PATH可以自动变化，不同的子目录，就变化为所属的目录相对路径。同时可以生成一个伪目标，满足genrule的要求。

genrule(
    name="hello",
    srcs=["srcs"],
    cmd="cd $(BUILD_PATH) && make",
    outs=["test"]
)

那么如何自动地控制BUILD_PATH的环境变量呢？bazel不支持直接传递环境变量给genrule的上下文，换说法就是cmd中的环境变量，需要提前声明好。通过查看官方的一些示例，可以这样来实现。

注：BUILD文件中涉及的bazel的语法可以参考官方文档进行熟悉。

定义一个def.bzl文件。这个bzl就是可以为引用它的BUILD文件中引入一个BUILD_PATH的环境变量。

def _var_providing_rule_impl(ctx):
    build_path = ctx.build_file_path
    loc, _ = build_path.rsplit('/', 2)

    return [platform_common.TemplateVariableInfo({"BUILD_PATH":loc}),]

var_providing_rule = rule(
    implementation = _var_providing_rule_impl,
    attrs = { "var_value": attr.string() }
)

然后在lib目录下添加一个BUILD文件。这份文件编写的非常通用，可以放在任何一个makefile目录下。除了有其他依赖需要在genrule的srcs属性中添加。

load("//:def.bzl", "var_providing_rule")

var_providing_rule(
    name="set_build_path",
    var_value=""
)

filegroup(
    name="srcs",
    srcs=glob(["**"])
)

genrule(
    name = "default",
    srcs=["srcs"],
    cmd="cd $(BUILD_PATH) && make && cd - && touch $(RULEDIR)/out.txt",
    visibility=["//visibility:public"],
    outs=["out.txt"],
    toolchains=[":set_build_path"]
)

在src目录下添加如下的BUILD文件，与lib中的基本上一致，只是srcs中多了对lib中规则的依赖。

load("//:def.bzl", "var_providing_rule")

var_providing_rule(
    name="set_build_path",
    var_value=""
)

filegroup(
    name="srcs",
    srcs=glob(["**"])
)

genrule(
    name = "default",
    srcs=["srcs", "//lib:default"],
    cmd="cd $(BUILD_PATH) && make && cd - && touch $(RULEDIR)/out.txt",
    outs=["out.txt"],
    toolchains=[":set_build_path"]
)

这里对cmd参数做一下说明。

1 切换到BUILD文件所在的目录。
2 执行make。这个也可以换成需要的命令，比如make install。
3 切换到上一个目录，也就是WORKSPACE文件所在的目录。
4 创建一个伪输出out.txt。RULEDIR是bazel约定的规则产出物的目录。是一个相对路径，这是为什么第3步中要切回目录的原因。

用&&连接是为了在失败时能立刻退出执行。

添加完成后，就可以通过如下的命令执行这个构建过程了。

bazel build --sandbox_writable_path=$INSTALLROOT --action_env=C_INCLUDE_PATH=$INSTALLROOT/include --action_env=INSTALLROOT=$INSTALLROOT //src:default

其中--sandbox_writable_path选项是为了开放权限，保证makefile中需要执行的目录创建操作。另外两个环境变量，则是为了保证原来的makefile可以成功构建。执行完成后，会在当前目录的tmp/bin/目录下生成app可执行文件。tmp/lib下生成动态链接库。这样一来，只要配置的环境变量合适，就可以完美执行原有的构建流程了。

0x05 总结

这种实现方式可能不是最好的，但目前来说是最直接的。当然也希望有知道更好方式的同学告知下。目前这种实现方式还有以下几个问题。

1. 产出物是伪造的，对于bazel来说不是sound（可感知）的。无法缓存INSTALLROOT的产生物。
2. 产生物不可感知，那么INSTALLROOT被删除的情况下，bazel的构建可能什么都不会做，因为它不知道INSTALLROOT的存在。

这2个问题作如下解答：

如果是需要缓存的大型模块，那么可以产生真正的产出物，同时复制一份到RULEDIR。但INSTALLROOT被删除这一块无法通过技术手段保证。

实验相关的代码已经上库。

https://gitee.com/linmaolin/bazel-demo

• makefile 分支是基础的makefile代码。
• bazel 分支是添加了bazel的构建的代码。