Documentation: kselftest: "make headers" is a prerequisite
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / dev-tools / kselftest.rst
1 ======================
2 Linux Kernel Selftests
3 ======================
4
5 The kernel contains a set of "self tests" under the tools/testing/selftests/
6 directory. These are intended to be small tests to exercise individual code
7 paths in the kernel. Tests are intended to be run after building, installing
8 and booting a kernel.
9
10 Kselftest from mainline can be run on older stable kernels. Running tests
11 from mainline offers the best coverage. Several test rings run mainline
12 kselftest suite on stable releases. The reason is that when a new test
13 gets added to test existing code to regression test a bug, we should be
14 able to run that test on an older kernel. Hence, it is important to keep
15 code that can still test an older kernel and make sure it skips the test
16 gracefully on newer releases.
17
18 You can find additional information on Kselftest framework, how to
19 write new tests using the framework on Kselftest wiki:
20
21 https://kselftest.wiki.kernel.org/
22
23 On some systems, hot-plug tests could hang forever waiting for cpu and
24 memory to be ready to be offlined. A special hot-plug target is created
25 to run the full range of hot-plug tests. In default mode, hot-plug tests run
26 in safe mode with a limited scope. In limited mode, cpu-hotplug test is
27 run on a single cpu as opposed to all hotplug capable cpus, and memory
28 hotplug test is run on 2% of hotplug capable memory instead of 10%.
29
30 kselftest runs as a userspace process.  Tests that can be written/run in
31 userspace may wish to use the `Test Harness`_.  Tests that need to be
32 run in kernel space may wish to use a `Test Module`_.
33
34 Running the selftests (hotplug tests are run in limited mode)
35 =============================================================
36
37 To build the tests::
38
39   $ make headers
40   $ make -C tools/testing/selftests
41
42 To run the tests::
43
44   $ make -C tools/testing/selftests run_tests
45
46 To build and run the tests with a single command, use::
47
48   $ make kselftest
49
50 Note that some tests will require root privileges.
51
52 Kselftest supports saving output files in a separate directory and then
53 running tests. To locate output files in a separate directory two syntaxes
54 are supported. In both cases the working directory must be the root of the
55 kernel src. This is applicable to "Running a subset of selftests" section
56 below.
57
58 To build, save output files in a separate directory with O= ::
59
60   $ make O=/tmp/kselftest kselftest
61
62 To build, save output files in a separate directory with KBUILD_OUTPUT ::
63
64   $ export KBUILD_OUTPUT=/tmp/kselftest; make kselftest
65
66 The O= assignment takes precedence over the KBUILD_OUTPUT environment
67 variable.
68
69 The above commands by default run the tests and print full pass/fail report.
70 Kselftest supports "summary" option to make it easier to understand the test
71 results. Please find the detailed individual test results for each test in
72 /tmp/testname file(s) when summary option is specified. This is applicable
73 to "Running a subset of selftests" section below.
74
75 To run kselftest with summary option enabled ::
76
77   $ make summary=1 kselftest
78
79 Running a subset of selftests
80 =============================
81
82 You can use the "TARGETS" variable on the make command line to specify
83 single test to run, or a list of tests to run.
84
85 To run only tests targeted for a single subsystem::
86
87   $ make -C tools/testing/selftests TARGETS=ptrace run_tests
88
89 You can specify multiple tests to build and run::
90
91   $  make TARGETS="size timers" kselftest
92
93 To build, save output files in a separate directory with O= ::
94
95   $ make O=/tmp/kselftest TARGETS="size timers" kselftest
96
97 To build, save output files in a separate directory with KBUILD_OUTPUT ::
98
99   $ export KBUILD_OUTPUT=/tmp/kselftest; make TARGETS="size timers" kselftest
100
101 Additionally you can use the "SKIP_TARGETS" variable on the make command
102 line to specify one or more targets to exclude from the TARGETS list.
103
104 To run all tests but a single subsystem::
105
106   $ make -C tools/testing/selftests SKIP_TARGETS=ptrace run_tests
107
108 You can specify multiple tests to skip::
109
110   $  make SKIP_TARGETS="size timers" kselftest
111
112 You can also specify a restricted list of tests to run together with a
113 dedicated skiplist::
114
115   $  make TARGETS="bpf breakpoints size timers" SKIP_TARGETS=bpf kselftest
116
117 See the top-level tools/testing/selftests/Makefile for the list of all
118 possible targets.
119
120 Running the full range hotplug selftests
121 ========================================
122
123 To build the hotplug tests::
124
125   $ make -C tools/testing/selftests hotplug
126
127 To run the hotplug tests::
128
129   $ make -C tools/testing/selftests run_hotplug
130
131 Note that some tests will require root privileges.
132
133
134 Install selftests
135 =================
136
137 You can use the "install" target of "make" (which calls the `kselftest_install.sh`
138 tool) to install selftests in the default location (`tools/testing/selftests/kselftest_install`),
139 or in a user specified location via the `INSTALL_PATH` "make" variable.
140
141 To install selftests in default location::
142
143    $ make -C tools/testing/selftests install
144
145 To install selftests in a user specified location::
146
147    $ make -C tools/testing/selftests install INSTALL_PATH=/some/other/path
148
149 Running installed selftests
150 ===========================
151
152 Found in the install directory, as well as in the Kselftest tarball,
153 is a script named `run_kselftest.sh` to run the tests.
154
155 You can simply do the following to run the installed Kselftests. Please
156 note some tests will require root privileges::
157
158    $ cd kselftest_install
159    $ ./run_kselftest.sh
160
161 To see the list of available tests, the `-l` option can be used::
162
163    $ ./run_kselftest.sh -l
164
165 The `-c` option can be used to run all the tests from a test collection, or
166 the `-t` option for specific single tests. Either can be used multiple times::
167
168    $ ./run_kselftest.sh -c bpf -c seccomp -t timers:posix_timers -t timer:nanosleep
169
170 For other features see the script usage output, seen with the `-h` option.
171
172 Packaging selftests
173 ===================
174
175 In some cases packaging is desired, such as when tests need to run on a
176 different system. To package selftests, run::
177
178    $ make -C tools/testing/selftests gen_tar
179
180 This generates a tarball in the `INSTALL_PATH/kselftest-packages` directory. By
181 default, `.gz` format is used. The tar compression format can be overridden by
182 specifying a `FORMAT` make variable. Any value recognized by `tar's auto-compress`_
183 option is supported, such as::
184
185     $ make -C tools/testing/selftests gen_tar FORMAT=.xz
186
187 `make gen_tar` invokes `make install` so you can use it to package a subset of
188 tests by using variables specified in `Running a subset of selftests`_
189 section::
190
191     $ make -C tools/testing/selftests gen_tar TARGETS="bpf" FORMAT=.xz
192
193 .. _tar's auto-compress: https://www.gnu.org/software/tar/manual/html_node/gzip.html#auto_002dcompress
194
195 Contributing new tests
196 ======================
197
198 In general, the rules for selftests are
199
200  * Do as much as you can if you're not root;
201
202  * Don't take too long;
203
204  * Don't break the build on any architecture, and
205
206  * Don't cause the top-level "make run_tests" to fail if your feature is
207    unconfigured.
208
209 Contributing new tests (details)
210 ================================
211
212  * In your Makefile, use facilities from lib.mk by including it instead of
213    reinventing the wheel. Specify flags and binaries generation flags on
214    need basis before including lib.mk. ::
215
216     CFLAGS = $(KHDR_INCLUDES)
217     TEST_GEN_PROGS := close_range_test
218     include ../lib.mk
219
220  * Use TEST_GEN_XXX if such binaries or files are generated during
221    compiling.
222
223    TEST_PROGS, TEST_GEN_PROGS mean it is the executable tested by
224    default.
225
226    TEST_CUSTOM_PROGS should be used by tests that require custom build
227    rules and prevent common build rule use.
228
229    TEST_PROGS are for test shell scripts. Please ensure shell script has
230    its exec bit set. Otherwise, lib.mk run_tests will generate a warning.
231
232    TEST_CUSTOM_PROGS and TEST_PROGS will be run by common run_tests.
233
234    TEST_PROGS_EXTENDED, TEST_GEN_PROGS_EXTENDED mean it is the
235    executable which is not tested by default.
236    TEST_FILES, TEST_GEN_FILES mean it is the file which is used by
237    test.
238
239  * First use the headers inside the kernel source and/or git repo, and then the
240    system headers.  Headers for the kernel release as opposed to headers
241    installed by the distro on the system should be the primary focus to be able
242    to find regressions. Use KHDR_INCLUDES in Makefile to include headers from
243    the kernel source.
244
245  * If a test needs specific kernel config options enabled, add a config file in
246    the test directory to enable them.
247
248    e.g: tools/testing/selftests/android/config
249
250  * Create a .gitignore file inside test directory and add all generated objects
251    in it.
252
253  * Add new test name in TARGETS in selftests/Makefile::
254
255     TARGETS += android
256
257  * All changes should pass::
258
259     kselftest-{all,install,clean,gen_tar}
260     kselftest-{all,install,clean,gen_tar} O=abo_path
261     kselftest-{all,install,clean,gen_tar} O=rel_path
262     make -C tools/testing/selftests {all,install,clean,gen_tar}
263     make -C tools/testing/selftests {all,install,clean,gen_tar} O=abs_path
264     make -C tools/testing/selftests {all,install,clean,gen_tar} O=rel_path
265
266 Test Module
267 ===========
268
269 Kselftest tests the kernel from userspace.  Sometimes things need
270 testing from within the kernel, one method of doing this is to create a
271 test module.  We can tie the module into the kselftest framework by
272 using a shell script test runner.  ``kselftest/module.sh`` is designed
273 to facilitate this process.  There is also a header file provided to
274 assist writing kernel modules that are for use with kselftest:
275
276 - ``tools/testing/selftests/kselftest_module.h``
277 - ``tools/testing/selftests/kselftest/module.sh``
278
279 Note that test modules should taint the kernel with TAINT_TEST. This will
280 happen automatically for modules which are in the ``tools/testing/``
281 directory, or for modules which use the ``kselftest_module.h`` header above.
282 Otherwise, you'll need to add ``MODULE_INFO(test, "Y")`` to your module
283 source. selftests which do not load modules typically should not taint the
284 kernel, but in cases where a non-test module is loaded, TEST_TAINT can be
285 applied from userspace by writing to ``/proc/sys/kernel/tainted``.
286
287 How to use
288 ----------
289
290 Here we show the typical steps to create a test module and tie it into
291 kselftest.  We use kselftests for lib/ as an example.
292
293 1. Create the test module
294
295 2. Create the test script that will run (load/unload) the module
296    e.g. ``tools/testing/selftests/lib/printf.sh``
297
298 3. Add line to config file e.g. ``tools/testing/selftests/lib/config``
299
300 4. Add test script to makefile  e.g. ``tools/testing/selftests/lib/Makefile``
301
302 5. Verify it works:
303
304 .. code-block:: sh
305
306    # Assumes you have booted a fresh build of this kernel tree
307    cd /path/to/linux/tree
308    make kselftest-merge
309    make modules
310    sudo make modules_install
311    make TARGETS=lib kselftest
312
313 Example Module
314 --------------
315
316 A bare bones test module might look like this:
317
318 .. code-block:: c
319
320    // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
321
322    #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
323
324    #include "../tools/testing/selftests/kselftest_module.h"
325
326    KSTM_MODULE_GLOBALS();
327
328    /*
329     * Kernel module for testing the foobinator
330     */
331
332    static int __init test_function()
333    {
334            ...
335    }
336
337    static void __init selftest(void)
338    {
339            KSTM_CHECK_ZERO(do_test_case("", 0));
340    }
341
342    KSTM_MODULE_LOADERS(test_foo);
343    MODULE_AUTHOR("John Developer <jd@fooman.org>");
344    MODULE_LICENSE("GPL");
345    MODULE_INFO(test, "Y");
346
347 Example test script
348 -------------------
349
350 .. code-block:: sh
351
352     #!/bin/bash
353     # SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
354     $(dirname $0)/../kselftest/module.sh "foo" test_foo
355
356
357 Test Harness
358 ============
359
360 The kselftest_harness.h file contains useful helpers to build tests.  The
361 test harness is for userspace testing, for kernel space testing see `Test
362 Module`_ above.
363
364 The tests from tools/testing/selftests/seccomp/seccomp_bpf.c can be used as
365 example.
366
367 Example
368 -------
369
370 .. kernel-doc:: tools/testing/selftests/kselftest_harness.h
371     :doc: example
372
373
374 Helpers
375 -------
376
377 .. kernel-doc:: tools/testing/selftests/kselftest_harness.h
378     :functions: TH_LOG TEST TEST_SIGNAL FIXTURE FIXTURE_DATA FIXTURE_SETUP
379                 FIXTURE_TEARDOWN TEST_F TEST_HARNESS_MAIN FIXTURE_VARIANT
380                 FIXTURE_VARIANT_ADD
381
382 Operators
383 ---------
384
385 .. kernel-doc:: tools/testing/selftests/kselftest_harness.h
386     :doc: operators
387
388 .. kernel-doc:: tools/testing/selftests/kselftest_harness.h
389     :functions: ASSERT_EQ ASSERT_NE ASSERT_LT ASSERT_LE ASSERT_GT ASSERT_GE
390                 ASSERT_NULL ASSERT_TRUE ASSERT_NULL ASSERT_TRUE ASSERT_FALSE
391                 ASSERT_STREQ ASSERT_STRNE EXPECT_EQ EXPECT_NE EXPECT_LT
392                 EXPECT_LE EXPECT_GT EXPECT_GE EXPECT_NULL EXPECT_TRUE
393                 EXPECT_FALSE EXPECT_STREQ EXPECT_STRNE