Merge tag 'ath-next-20240222' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/kvalo/ath
[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="breakpoints size timers" SKIP_TARGETS=size 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 size -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 Timeout for selftests
173 =====================
174
175 Selftests are designed to be quick and so a default timeout is used of 45
176 seconds for each test. Tests can override the default timeout by adding
177 a settings file in their directory and set a timeout variable there to the
178 configured a desired upper timeout for the test. Only a few tests override
179 the timeout with a value higher than 45 seconds, selftests strives to keep
180 it that way. Timeouts in selftests are not considered fatal because the
181 system under which a test runs may change and this can also modify the
182 expected time it takes to run a test. If you have control over the systems
183 which will run the tests you can configure a test runner on those systems to
184 use a greater or lower timeout on the command line as with the `-o` or
185 the `--override-timeout` argument. For example to use 165 seconds instead
186 one would use:
187
188    $ ./run_kselftest.sh --override-timeout 165
189
190 You can look at the TAP output to see if you ran into the timeout. Test
191 runners which know a test must run under a specific time can then optionally
192 treat these timeouts then as fatal.
193
194 Packaging selftests
195 ===================
196
197 In some cases packaging is desired, such as when tests need to run on a
198 different system. To package selftests, run::
199
200    $ make -C tools/testing/selftests gen_tar
201
202 This generates a tarball in the `INSTALL_PATH/kselftest-packages` directory. By
203 default, `.gz` format is used. The tar compression format can be overridden by
204 specifying a `FORMAT` make variable. Any value recognized by `tar's auto-compress`_
205 option is supported, such as::
206
207     $ make -C tools/testing/selftests gen_tar FORMAT=.xz
208
209 `make gen_tar` invokes `make install` so you can use it to package a subset of
210 tests by using variables specified in `Running a subset of selftests`_
211 section::
212
213     $ make -C tools/testing/selftests gen_tar TARGETS="size" FORMAT=.xz
214
215 .. _tar's auto-compress: https://www.gnu.org/software/tar/manual/html_node/gzip.html#auto_002dcompress
216
217 Contributing new tests
218 ======================
219
220 In general, the rules for selftests are
221
222  * Do as much as you can if you're not root;
223
224  * Don't take too long;
225
226  * Don't break the build on any architecture, and
227
228  * Don't cause the top-level "make run_tests" to fail if your feature is
229    unconfigured.
230
231 Contributing new tests (details)
232 ================================
233
234  * In your Makefile, use facilities from lib.mk by including it instead of
235    reinventing the wheel. Specify flags and binaries generation flags on
236    need basis before including lib.mk. ::
237
238     CFLAGS = $(KHDR_INCLUDES)
239     TEST_GEN_PROGS := close_range_test
240     include ../lib.mk
241
242  * Use TEST_GEN_XXX if such binaries or files are generated during
243    compiling.
244
245    TEST_PROGS, TEST_GEN_PROGS mean it is the executable tested by
246    default.
247
248    TEST_CUSTOM_PROGS should be used by tests that require custom build
249    rules and prevent common build rule use.
250
251    TEST_PROGS are for test shell scripts. Please ensure shell script has
252    its exec bit set. Otherwise, lib.mk run_tests will generate a warning.
253
254    TEST_CUSTOM_PROGS and TEST_PROGS will be run by common run_tests.
255
256    TEST_PROGS_EXTENDED, TEST_GEN_PROGS_EXTENDED mean it is the
257    executable which is not tested by default.
258
259    TEST_FILES, TEST_GEN_FILES mean it is the file which is used by
260    test.
261
262    TEST_INCLUDES is similar to TEST_FILES, it lists files which should be
263    included when exporting or installing the tests, with the following
264    differences:
265
266     * symlinks to files in other directories are preserved
267     * the part of paths below tools/testing/selftests/ is preserved when
268       copying the files to the output directory
269
270    TEST_INCLUDES is meant to list dependencies located in other directories of
271    the selftests hierarchy.
272
273  * First use the headers inside the kernel source and/or git repo, and then the
274    system headers.  Headers for the kernel release as opposed to headers
275    installed by the distro on the system should be the primary focus to be able
276    to find regressions. Use KHDR_INCLUDES in Makefile to include headers from
277    the kernel source.
278
279  * If a test needs specific kernel config options enabled, add a config file in
280    the test directory to enable them.
281
282    e.g: tools/testing/selftests/android/config
283
284  * Create a .gitignore file inside test directory and add all generated objects
285    in it.
286
287  * Add new test name in TARGETS in selftests/Makefile::
288
289     TARGETS += android
290
291  * All changes should pass::
292
293     kselftest-{all,install,clean,gen_tar}
294     kselftest-{all,install,clean,gen_tar} O=abo_path
295     kselftest-{all,install,clean,gen_tar} O=rel_path
296     make -C tools/testing/selftests {all,install,clean,gen_tar}
297     make -C tools/testing/selftests {all,install,clean,gen_tar} O=abs_path
298     make -C tools/testing/selftests {all,install,clean,gen_tar} O=rel_path
299
300 Test Module
301 ===========
302
303 Kselftest tests the kernel from userspace.  Sometimes things need
304 testing from within the kernel, one method of doing this is to create a
305 test module.  We can tie the module into the kselftest framework by
306 using a shell script test runner.  ``kselftest/module.sh`` is designed
307 to facilitate this process.  There is also a header file provided to
308 assist writing kernel modules that are for use with kselftest:
309
310 - ``tools/testing/selftests/kselftest_module.h``
311 - ``tools/testing/selftests/kselftest/module.sh``
312
313 Note that test modules should taint the kernel with TAINT_TEST. This will
314 happen automatically for modules which are in the ``tools/testing/``
315 directory, or for modules which use the ``kselftest_module.h`` header above.
316 Otherwise, you'll need to add ``MODULE_INFO(test, "Y")`` to your module
317 source. selftests which do not load modules typically should not taint the
318 kernel, but in cases where a non-test module is loaded, TEST_TAINT can be
319 applied from userspace by writing to ``/proc/sys/kernel/tainted``.
320
321 How to use
322 ----------
323
324 Here we show the typical steps to create a test module and tie it into
325 kselftest.  We use kselftests for lib/ as an example.
326
327 1. Create the test module
328
329 2. Create the test script that will run (load/unload) the module
330    e.g. ``tools/testing/selftests/lib/printf.sh``
331
332 3. Add line to config file e.g. ``tools/testing/selftests/lib/config``
333
334 4. Add test script to makefile  e.g. ``tools/testing/selftests/lib/Makefile``
335
336 5. Verify it works:
337
338 .. code-block:: sh
339
340    # Assumes you have booted a fresh build of this kernel tree
341    cd /path/to/linux/tree
342    make kselftest-merge
343    make modules
344    sudo make modules_install
345    make TARGETS=lib kselftest
346
347 Example Module
348 --------------
349
350 A bare bones test module might look like this:
351
352 .. code-block:: c
353
354    // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
355
356    #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
357
358    #include "../tools/testing/selftests/kselftest_module.h"
359
360    KSTM_MODULE_GLOBALS();
361
362    /*
363     * Kernel module for testing the foobinator
364     */
365
366    static int __init test_function()
367    {
368            ...
369    }
370
371    static void __init selftest(void)
372    {
373            KSTM_CHECK_ZERO(do_test_case("", 0));
374    }
375
376    KSTM_MODULE_LOADERS(test_foo);
377    MODULE_AUTHOR("John Developer <jd@fooman.org>");
378    MODULE_LICENSE("GPL");
379    MODULE_INFO(test, "Y");
380
381 Example test script
382 -------------------
383
384 .. code-block:: sh
385
386     #!/bin/bash
387     # SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
388     $(dirname $0)/../kselftest/module.sh "foo" test_foo
389
390
391 Test Harness
392 ============
393
394 The kselftest_harness.h file contains useful helpers to build tests.  The
395 test harness is for userspace testing, for kernel space testing see `Test
396 Module`_ above.
397
398 The tests from tools/testing/selftests/seccomp/seccomp_bpf.c can be used as
399 example.
400
401 Example
402 -------
403
404 .. kernel-doc:: tools/testing/selftests/kselftest_harness.h
405     :doc: example
406
407
408 Helpers
409 -------
410
411 .. kernel-doc:: tools/testing/selftests/kselftest_harness.h
412     :functions: TH_LOG TEST TEST_SIGNAL FIXTURE FIXTURE_DATA FIXTURE_SETUP
413                 FIXTURE_TEARDOWN TEST_F TEST_HARNESS_MAIN FIXTURE_VARIANT
414                 FIXTURE_VARIANT_ADD
415
416 Operators
417 ---------
418
419 .. kernel-doc:: tools/testing/selftests/kselftest_harness.h
420     :doc: operators
421
422 .. kernel-doc:: tools/testing/selftests/kselftest_harness.h
423     :functions: ASSERT_EQ ASSERT_NE ASSERT_LT ASSERT_LE ASSERT_GT ASSERT_GE
424                 ASSERT_NULL ASSERT_TRUE ASSERT_NULL ASSERT_TRUE ASSERT_FALSE
425                 ASSERT_STREQ ASSERT_STRNE EXPECT_EQ EXPECT_NE EXPECT_LT
426                 EXPECT_LE EXPECT_GT EXPECT_GE EXPECT_NULL EXPECT_TRUE
427                 EXPECT_FALSE EXPECT_STREQ EXPECT_STRNE