native_client_sdk/src/doc/nacl-and-pnacl.rst

   1 .. _nacl-and-pnacl:
   2
   3 ##############
   4 NaCl and PNaCl
   5 ##############
   6
   7 This document describes the differences between **Native Client** and
   8 **Portable Native Client**, and provides recommendations for when to use each.
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  10 .. contents::
  11   :local:
  12   :backlinks: none
  13   :depth: 2
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  15 Native Client (NaCl)
  16 ====================
  17
  18 Native Client enables the execution of native code securely inside web
  19 applications through the use of advanced `Software Fault Isolation (SFI)
  20 techniques </native-client/community/talks#research>`_.  Since its launch in
  21 2011, Native Client has provided developers with the ability to harness a
  22 client machine's computational power to a much fuller extent than traditional
  23 web technologies, by running compiled C and C++ code at near-native speeds and
  24 taking advantage of multiple cores with shared memory.
  25
  26 While Native Client provides operating system independence, it requires
  27 developers to generate architecture-specific executable modules
  28 (**nexe** modules) for each hardware platform. This is not only inconvenient
  29 for developers, but architecture-specific machine code is not portable and thus
  30 not well-suited for the open web. The traditional method of application
  31 distribution on the web is through a self-contained bundle of HTML, CSS,
  32 JavaScript, and other resources (images, etc.) that can be hosted on a server
  33 and run inside a web browser.  With this type of distribution, a website
  34 created today should still work years later, on all platforms.
  35 Architecture-specific executables are clearly not a good fit for distribution
  36 on the web. As a consequence, Native Client has been restricted to
  37 applications and browser extensions that are installed through the
  38 Chrome Web Store.
  39
  40 Portable Native Client (PNaCl)
  41 ==============================
  42
  43 PNaCl solves the portability problem by splitting the compilation process
  44 into two parts:
  45
  46 #. compiling the source code to a portable bitcode format, and
  47 #. translating the bitcode to a host-specific executable.
  48
  49 PNaCl enables developers
  50 to distribute **portable executables** (**pexe** modules) that the hosting
  51 environment (e.g., the Chrome browser) can translate to native code before
  52 executing. This portability aligns Native Client with existing open web
  53 technologies such as JavaScript: A developer can distribute a **pexe**
  54 as part of an application (along with HTML, CSS, and JavaScript),
  55 and the user's machine is simply able to run it.
  56
  57 With PNaCl, a developer generates a single **pexe** from source code,
  58 rather than multiple platform-specific nexes. The **pexe** provides both
  59 architecture- and OS-independence. Since the **pexe** uses an abstract,
  60 architecture-independent format, it does not suffer from the portability
  61 problem described above. Future versions of hosting environments should
  62 have no problem executing the **pexe**, even on new architectures.
  63 Moreover, if an existing architecture is subsequently enhanced, the
  64 **pexe** doesn't even have to be recompiled---in some cases the
  65 client-side translation will automatically be able to take advantage of
  66 the new capabilities.
  67
  68 **In short, PNaCl combines the portability of existing web technologies with
  69 the performance and security benefits of Native Client.**
  70
  71 With the advent of PNaCl, the distribution restriction of Native Client
  72 can be lifted. Specifically, a **pexe** module can be part of any web
  73 application---it does not have to be distributed through the Chrome Web
  74 Store.
  75
  76 PNaCl is a new technology, and as such it still has a few limitations
  77 as compared to NaCl. These limitations are described below.
  78
  79 When to use PNaCl
  80 =================
  81
  82 PNaCl is the preferred toolchain for Native Client, and the only way to deploy
  83 Native Client modules on the open web. Unless your project is subject to one
  84 of the narrow limitations described below
  85 (see :ref:`When to use NaCl<when-to-use-nacl>`), you should use PNaCl.
  86
  87 Beginning with version 31, the Chrome browser supports translation of
  88 **pexe** modules and their use in web applications, without requiring
  89 any installation (either of a browser plugin or of the applications
  90 themselves). Native Client and PNaCl are open-source technologies, and
  91 our hope is that they will be added to other hosting platforms in the
  92 future.
  93
  94 If controlled distribution through the Chrome Web Store is an important part
  95 of your product plan, the benefits of PNaCl are less critical for you. But
  96 you can still use the PNaCl toolchain and distribute your application
  97 through the Chrome Web Store, and thereby take advantage of the
  98 conveniences of PNaCl, such as not having to explicitly compile your application
  99 for all supported architectures.
 100
 101 .. _when-to-use-nacl:
 102
 103 When to use NaCl
 104 ================
 105
 106 The limitations below apply to the current release of PNaCl. If any of
 107 these limitations are critical for your application, you should use
 108 non-portable NaCl:
 109
 110 * By its nature, PNaCl does not support architecture-specific
 111   instructions in an application (i.e., inline assembly), but tries to
 112   offer high-performance portable equivalents. One such example is
 113   PNaCl's :ref:`Portable SIMD Vectors <portable_simd_vectors>`.
 114 * Currently PNaCl only supports static linking with the ``newlib``
 115   C standard library (the Native Client SDK provides a PNaCl port of
 116   ``newlib``). Dynamic linking and ``glibc`` are not yet supported.
 117   Work is under way to enable dynamic linking in future versions of PNaCl.
 118 * In the initial release, PNaCl does not support some GNU extensions
 119   like taking the address of a label for computed ``goto``, or nested
 120   functions.