tests: integrate lcitool for generating build env manifests
[qemu/ar7.git] / docs / devel / testing.rst
blobd744b5909c3bcb38c2e5e1e665a56b4ec5ab2ba9
1 Testing in QEMU
2 ===============
4 This document describes the testing infrastructure in QEMU.
6 Testing with "make check"
7 -------------------------
9 The "make check" testing family includes most of the C based tests in QEMU. For
10 a quick help, run ``make check-help`` from the source tree.
12 The usual way to run these tests is:
14 .. code::
16   make check
18 which includes QAPI schema tests, unit tests, QTests and some iotests.
19 Different sub-types of "make check" tests will be explained below.
21 Before running tests, it is best to build QEMU programs first. Some tests
22 expect the executables to exist and will fail with obscure messages if they
23 cannot find them.
25 Unit tests
26 ~~~~~~~~~~
28 Unit tests, which can be invoked with ``make check-unit``, are simple C tests
29 that typically link to individual QEMU object files and exercise them by
30 calling exported functions.
32 If you are writing new code in QEMU, consider adding a unit test, especially
33 for utility modules that are relatively stateless or have few dependencies. To
34 add a new unit test:
36 1. Create a new source file. For example, ``tests/unit/foo-test.c``.
38 2. Write the test. Normally you would include the header file which exports
39    the module API, then verify the interface behaves as expected from your
40    test. The test code should be organized with the glib testing framework.
41    Copying and modifying an existing test is usually a good idea.
43 3. Add the test to ``tests/unit/meson.build``. The unit tests are listed in a
44    dictionary called ``tests``.  The values are any additional sources and
45    dependencies to be linked with the test.  For a simple test whose source
46    is in ``tests/unit/foo-test.c``, it is enough to add an entry like::
48      {
49        ...
50        'foo-test': [],
51        ...
52      }
54 Since unit tests don't require environment variables, the simplest way to debug
55 a unit test failure is often directly invoking it or even running it under
56 ``gdb``. However there can still be differences in behavior between ``make``
57 invocations and your manual run, due to ``$MALLOC_PERTURB_`` environment
58 variable (which affects memory reclamation and catches invalid pointers better)
59 and gtester options. If necessary, you can run
61 .. code::
63   make check-unit V=1
65 and copy the actual command line which executes the unit test, then run
66 it from the command line.
68 QTest
69 ~~~~~
71 QTest is a device emulation testing framework.  It can be very useful to test
72 device models; it could also control certain aspects of QEMU (such as virtual
73 clock stepping), with a special purpose "qtest" protocol.  Refer to
74 :doc:`qtest` for more details.
76 QTest cases can be executed with
78 .. code::
80    make check-qtest
82 QAPI schema tests
83 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
85 The QAPI schema tests validate the QAPI parser used by QMP, by feeding
86 predefined input to the parser and comparing the result with the reference
87 output.
89 The input/output data is managed under the ``tests/qapi-schema`` directory.
90 Each test case includes four files that have a common base name:
92   * ``${casename}.json`` - the file contains the JSON input for feeding the
93     parser
94   * ``${casename}.out`` - the file contains the expected stdout from the parser
95   * ``${casename}.err`` - the file contains the expected stderr from the parser
96   * ``${casename}.exit`` - the expected error code
98 Consider adding a new QAPI schema test when you are making a change on the QAPI
99 parser (either fixing a bug or extending/modifying the syntax). To do this:
101 1. Add four files for the new case as explained above. For example:
103   ``$EDITOR tests/qapi-schema/foo.{json,out,err,exit}``.
105 2. Add the new test in ``tests/Makefile.include``. For example:
107   ``qapi-schema += foo.json``
109 check-block
110 ~~~~~~~~~~~
112 ``make check-block`` runs a subset of the block layer iotests (the tests that
113 are in the "auto" group).
114 See the "QEMU iotests" section below for more information.
116 QEMU iotests
117 ------------
119 QEMU iotests, under the directory ``tests/qemu-iotests``, is the testing
120 framework widely used to test block layer related features. It is higher level
121 than "make check" tests and 99% of the code is written in bash or Python
122 scripts.  The testing success criteria is golden output comparison, and the
123 test files are named with numbers.
125 To run iotests, make sure QEMU is built successfully, then switch to the
126 ``tests/qemu-iotests`` directory under the build directory, and run ``./check``
127 with desired arguments from there.
129 By default, "raw" format and "file" protocol is used; all tests will be
130 executed, except the unsupported ones. You can override the format and protocol
131 with arguments:
133 .. code::
135   # test with qcow2 format
136   ./check -qcow2
137   # or test a different protocol
138   ./check -nbd
140 It's also possible to list test numbers explicitly:
142 .. code::
144   # run selected cases with qcow2 format
145   ./check -qcow2 001 030 153
147 Cache mode can be selected with the "-c" option, which may help reveal bugs
148 that are specific to certain cache mode.
150 More options are supported by the ``./check`` script, run ``./check -h`` for
151 help.
153 Writing a new test case
154 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
156 Consider writing a tests case when you are making any changes to the block
157 layer. An iotest case is usually the choice for that. There are already many
158 test cases, so it is possible that extending one of them may achieve the goal
159 and save the boilerplate to create one.  (Unfortunately, there isn't a 100%
160 reliable way to find a related one out of hundreds of tests.  One approach is
161 using ``git grep``.)
163 Usually an iotest case consists of two files. One is an executable that
164 produces output to stdout and stderr, the other is the expected reference
165 output. They are given the same number in file names. E.g. Test script ``055``
166 and reference output ``055.out``.
168 In rare cases, when outputs differ between cache mode ``none`` and others, a
169 ``.out.nocache`` file is added. In other cases, when outputs differ between
170 image formats, more than one ``.out`` files are created ending with the
171 respective format names, e.g. ``178.out.qcow2`` and ``178.out.raw``.
173 There isn't a hard rule about how to write a test script, but a new test is
174 usually a (copy and) modification of an existing case.  There are a few
175 commonly used ways to create a test:
177 * A Bash script. It will make use of several environmental variables related
178   to the testing procedure, and could source a group of ``common.*`` libraries
179   for some common helper routines.
181 * A Python unittest script. Import ``iotests`` and create a subclass of
182   ``iotests.QMPTestCase``, then call ``iotests.main`` method. The downside of
183   this approach is that the output is too scarce, and the script is considered
184   harder to debug.
186 * A simple Python script without using unittest module. This could also import
187   ``iotests`` for launching QEMU and utilities etc, but it doesn't inherit
188   from ``iotests.QMPTestCase`` therefore doesn't use the Python unittest
189   execution. This is a combination of 1 and 2.
191 Pick the language per your preference since both Bash and Python have
192 comparable library support for invoking and interacting with QEMU programs. If
193 you opt for Python, it is strongly recommended to write Python 3 compatible
194 code.
196 Both Python and Bash frameworks in iotests provide helpers to manage test
197 images. They can be used to create and clean up images under the test
198 directory. If no I/O or any protocol specific feature is needed, it is often
199 more convenient to use the pseudo block driver, ``null-co://``, as the test
200 image, which doesn't require image creation or cleaning up. Avoid system-wide
201 devices or files whenever possible, such as ``/dev/null`` or ``/dev/zero``.
202 Otherwise, image locking implications have to be considered.  For example,
203 another application on the host may have locked the file, possibly leading to a
204 test failure.  If using such devices are explicitly desired, consider adding
205 ``locking=off`` option to disable image locking.
207 Debugging a test case
208 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
210 The following options to the ``check`` script can be useful when debugging
211 a failing test:
213 * ``-gdb`` wraps every QEMU invocation in a ``gdbserver``, which waits for a
214   connection from a gdb client.  The options given to ``gdbserver`` (e.g. the
215   address on which to listen for connections) are taken from the ``$GDB_OPTIONS``
216   environment variable.  By default (if ``$GDB_OPTIONS`` is empty), it listens on
217   ``localhost:12345``.
218   It is possible to connect to it for example with
219   ``gdb -iex "target remote $addr"``, where ``$addr`` is the address
220   ``gdbserver`` listens on.
221   If the ``-gdb`` option is not used, ``$GDB_OPTIONS`` is ignored,
222   regardless of whether it is set or not.
224 * ``-valgrind`` attaches a valgrind instance to QEMU. If it detects
225   warnings, it will print and save the log in
226   ``$TEST_DIR/<valgrind_pid>.valgrind``.
227   The final command line will be ``valgrind --log-file=$TEST_DIR/
228   <valgrind_pid>.valgrind --error-exitcode=99 $QEMU ...``
230 * ``-d`` (debug) just increases the logging verbosity, showing
231   for example the QMP commands and answers.
233 * ``-p`` (print) redirects QEMU’s stdout and stderr to the test output,
234   instead of saving it into a log file in
235   ``$TEST_DIR/qemu-machine-<random_string>``.
237 Test case groups
238 ~~~~~~~~~~~~~~~~
240 "Tests may belong to one or more test groups, which are defined in the form
241 of a comment in the test source file. By convention, test groups are listed
242 in the second line of the test file, after the "#!/..." line, like this:
244 .. code::
246   #!/usr/bin/env python3
247   # group: auto quick
248   #
249   ...
251 Another way of defining groups is creating the tests/qemu-iotests/group.local
252 file. This should be used only for downstream (this file should never appear
253 in upstream). This file may be used for defining some downstream test groups
254 or for temporarily disabling tests, like this:
256 .. code::
258   # groups for some company downstream process
259   #
260   # ci - tests to run on build
261   # down - our downstream tests, not for upstream
262   #
263   # Format of each line is:
264   # TEST_NAME TEST_GROUP [TEST_GROUP ]...
266   013 ci
267   210 disabled
268   215 disabled
269   our-ugly-workaround-test down ci
271 Note that the following group names have a special meaning:
273 - quick: Tests in this group should finish within a few seconds.
275 - auto: Tests in this group are used during "make check" and should be
276   runnable in any case. That means they should run with every QEMU binary
277   (also non-x86), with every QEMU configuration (i.e. must not fail if
278   an optional feature is not compiled in - but reporting a "skip" is ok),
279   work at least with the qcow2 file format, work with all kind of host
280   filesystems and users (e.g. "nobody" or "root") and must not take too
281   much memory and disk space (since CI pipelines tend to fail otherwise).
283 - disabled: Tests in this group are disabled and ignored by check.
285 .. _container-ref:
287 Container based tests
288 ---------------------
290 Introduction
291 ~~~~~~~~~~~~
293 The container testing framework in QEMU utilizes public images to
294 build and test QEMU in predefined and widely accessible Linux
295 environments. This makes it possible to expand the test coverage
296 across distros, toolchain flavors and library versions. The support
297 was originally written for Docker although we also support Podman as
298 an alternative container runtime. Although the many of the target
299 names and scripts are prefixed with "docker" the system will
300 automatically run on whichever is configured.
302 The container images are also used to augment the generation of tests
303 for testing TCG. See :ref:`checktcg-ref` for more details.
305 Docker Prerequisites
306 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
308 Install "docker" with the system package manager and start the Docker service
309 on your development machine, then make sure you have the privilege to run
310 Docker commands. Typically it means setting up passwordless ``sudo docker``
311 command or login as root. For example:
313 .. code::
315   $ sudo yum install docker
316   $ # or `apt-get install docker` for Ubuntu, etc.
317   $ sudo systemctl start docker
318   $ sudo docker ps
320 The last command should print an empty table, to verify the system is ready.
322 An alternative method to set up permissions is by adding the current user to
323 "docker" group and making the docker daemon socket file (by default
324 ``/var/run/docker.sock``) accessible to the group:
326 .. code::
328   $ sudo groupadd docker
329   $ sudo usermod $USER -a -G docker
330   $ sudo chown :docker /var/run/docker.sock
332 Note that any one of above configurations makes it possible for the user to
333 exploit the whole host with Docker bind mounting or other privileged
334 operations.  So only do it on development machines.
336 Podman Prerequisites
337 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
339 Install "podman" with the system package manager.
341 .. code::
343   $ sudo dnf install podman
344   $ podman ps
346 The last command should print an empty table, to verify the system is ready.
348 Quickstart
349 ~~~~~~~~~~
351 From source tree, type ``make docker-help`` to see the help. Testing
352 can be started without configuring or building QEMU (``configure`` and
353 ``make`` are done in the container, with parameters defined by the
354 make target):
356 .. code::
358   make docker-test-build@centos8
360 This will create a container instance using the ``centos8`` image (the image
361 is downloaded and initialized automatically), in which the ``test-build`` job
362 is executed.
364 Registry
365 ~~~~~~~~
367 The QEMU project has a container registry hosted by GitLab at
368 ``registry.gitlab.com/qemu-project/qemu`` which will automatically be
369 used to pull in pre-built layers. This avoids unnecessary strain on
370 the distro archives created by multiple developers running the same
371 container build steps over and over again. This can be overridden
372 locally by using the ``NOCACHE`` build option:
374 .. code::
376    make docker-image-debian10 NOCACHE=1
378 Images
379 ~~~~~~
381 Along with many other images, the ``centos8`` image is defined in a Dockerfile
382 in ``tests/docker/dockerfiles/``, called ``centos8.docker``. ``make docker-help``
383 command will list all the available images.
385 A ``.pre`` script can be added beside the ``.docker`` file, which will be
386 executed before building the image under the build context directory. This is
387 mainly used to do necessary host side setup. One such setup is ``binfmt_misc``,
388 for example, to make qemu-user powered cross build containers work.
390 Most of the existing Dockerfiles were written by hand, simply by creating a
391 a new ``.docker`` file under the ``tests/docker/dockerfiles/`` directory.
392 This has led to an inconsistent set of packages being present across the
393 different containers.
395 Thus going forward, QEMU is aiming to automatically generate the Dockerfiles
396 using the ``lcitool`` program provided by the ``libvirt-ci`` project:
398   https://gitlab.com/libvirt/libvirt-ci
400 In that project, there is a ``mappings.yml`` file defining the distro native
401 package names for a wide variety of third party projects. This is processed
402 in combination with a project defined list of build pre-requisites to determine
403 the list of native packages to install on each distribution. This can be used
404 to generate dockerfiles, VM package lists and Cirrus CI variables needed to
405 setup build environments across OS distributions with a consistent set of
406 packages present.
408 When preparing a patch series that adds a new build pre-requisite to QEMU,
409 updates to various lcitool data files may be required.
412 Adding new build pre-requisites
413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
415 In the simple case where the pre-requisite is already known to ``libvirt-ci``
416 the following steps are needed
418  * Edit ``tests/lcitool/projects/qemu.yml`` and add the pre-requisite
420  * Run ``make lcitool-refresh`` to re-generate all relevant build environment
421    manifests
423 In some cases ``libvirt-ci`` will not know about the build pre-requisite and
424 thus some extra preparation steps will be required first
426  * Fork the ``libvirt-ci`` project on gitlab
428  * Edit the ``mappings.yml`` change to add an entry for the new build
429    prerequisite, listing its native package name on as many OS distros
430    as practical.
432  * Commit the ``mappings.yml`` change and submit a merge request to
433    the ``libvirt-ci`` project, noting in the description that this
434    is a new build pre-requisite desired for use with QEMU
436  * CI pipeline will run to validate that the changes to ``mappings.yml``
437    are correct, by attempting to install the newly listed package on
438    all OS distributions supported by ``libvirt-ci``.
440  * Once the merge request is accepted, go back to QEMU and update
441    the ``libvirt-ci`` submodule to point to a commit that contains
442    the ``mappings.yml`` update.
445 Adding new OS distros
446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
448 In some cases ``libvirt-ci`` will not know about the OS distro that is
449 desired to be tested. Before adding a new OS distro, discuss the proposed
450 addition:
452  * Send a mail to qemu-devel, copying people listed in the
453    MAINTAINERS file for ``Build and test automation``.
455    There are limited CI compute resources available to QEMU, so the
456    cost/benefit tradeoff of adding new OS distros needs to be considered.
458  * File an issue at https://gitlab.com/libvirt/libvirt-ci/-/issues
459    pointing to the qemu-devel mail thread in the archives.
461    This alerts other people who might be interested in the work
462    to avoid duplication, as well as to get feedback from libvirt-ci
463    maintainers on any tips to ease the addition
465 Assuming there is agreement to add a new OS distro then
467  * Fork the ``libvirt-ci`` project on gitlab
469  * Add metadata under ``guests/lcitool/lcitool/ansible/group_vars/``
470    for the new OS distro. There might be code changes required if
471    the OS distro uses a package format not currently known. The
472    ``libvirt-ci`` maintainers can advise on this when the issue
473    is file.
475  * Edit the ``mappings.yml`` change to update all the existing package
476    entries, providing details of the new OS distro
478  * Commit the ``mappings.yml`` change and submit a merge request to
479    the ``libvirt-ci`` project, noting in the description that this
480    is a new build pre-requisite desired for use with QEMU
482  * CI pipeline will run to validate that the changes to ``mappings.yml``
483    are correct, by attempting to install the newly listed package on
484    all OS distributions supported by ``libvirt-ci``.
486  * Once the merge request is accepted, go back to QEMU and update
487    the ``libvirt-ci`` submodule to point to a commit that contains
488    the ``mappings.yml`` update.
491 Tests
492 ~~~~~
494 Different tests are added to cover various configurations to build and test
495 QEMU.  Docker tests are the executables under ``tests/docker`` named
496 ``test-*``. They are typically shell scripts and are built on top of a shell
497 library, ``tests/docker/common.rc``, which provides helpers to find the QEMU
498 source and build it.
500 The full list of tests is printed in the ``make docker-help`` help.
502 Debugging a Docker test failure
503 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
505 When CI tasks, maintainers or yourself report a Docker test failure, follow the
506 below steps to debug it:
508 1. Locally reproduce the failure with the reported command line. E.g. run
509    ``make docker-test-mingw@fedora J=8``.
510 2. Add "V=1" to the command line, try again, to see the verbose output.
511 3. Further add "DEBUG=1" to the command line. This will pause in a shell prompt
512    in the container right before testing starts. You could either manually
513    build QEMU and run tests from there, or press Ctrl-D to let the Docker
514    testing continue.
515 4. If you press Ctrl-D, the same building and testing procedure will begin, and
516    will hopefully run into the error again. After that, you will be dropped to
517    the prompt for debug.
519 Options
520 ~~~~~~~
522 Various options can be used to affect how Docker tests are done. The full
523 list is in the ``make docker`` help text. The frequently used ones are:
525 * ``V=1``: the same as in top level ``make``. It will be propagated to the
526   container and enable verbose output.
527 * ``J=$N``: the number of parallel tasks in make commands in the container,
528   similar to the ``-j $N`` option in top level ``make``. (The ``-j`` option in
529   top level ``make`` will not be propagated into the container.)
530 * ``DEBUG=1``: enables debug. See the previous "Debugging a Docker test
531   failure" section.
533 Thread Sanitizer
534 ----------------
536 Thread Sanitizer (TSan) is a tool which can detect data races.  QEMU supports
537 building and testing with this tool.
539 For more information on TSan:
541 https://github.com/google/sanitizers/wiki/ThreadSanitizerCppManual
543 Thread Sanitizer in Docker
544 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
545 TSan is currently supported in the ubuntu2004 docker.
547 The test-tsan test will build using TSan and then run make check.
549 .. code::
551   make docker-test-tsan@ubuntu2004
553 TSan warnings under docker are placed in files located at build/tsan/.
555 We recommend using DEBUG=1 to allow launching the test from inside the docker,
556 and to allow review of the warnings generated by TSan.
558 Building and Testing with TSan
559 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
561 It is possible to build and test with TSan, with a few additional steps.
562 These steps are normally done automatically in the docker.
564 There is a one time patch needed in clang-9 or clang-10 at this time:
566 .. code::
568   sed -i 's/^const/static const/g' \
569       /usr/lib/llvm-10/lib/clang/10.0.0/include/sanitizer/tsan_interface.h
571 To configure the build for TSan:
573 .. code::
575   ../configure --enable-tsan --cc=clang-10 --cxx=clang++-10 \
576                --disable-werror --extra-cflags="-O0"
578 The runtime behavior of TSAN is controlled by the TSAN_OPTIONS environment
579 variable.
581 More information on the TSAN_OPTIONS can be found here:
583 https://github.com/google/sanitizers/wiki/ThreadSanitizerFlags
585 For example:
587 .. code::
589   export TSAN_OPTIONS=suppressions=<path to qemu>/tests/tsan/suppressions.tsan \
590                       detect_deadlocks=false history_size=7 exitcode=0 \
591                       log_path=<build path>/tsan/tsan_warning
593 The above exitcode=0 has TSan continue without error if any warnings are found.
594 This allows for running the test and then checking the warnings afterwards.
595 If you want TSan to stop and exit with error on warnings, use exitcode=66.
597 TSan Suppressions
598 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
599 Keep in mind that for any data race warning, although there might be a data race
600 detected by TSan, there might be no actual bug here.  TSan provides several
601 different mechanisms for suppressing warnings.  In general it is recommended
602 to fix the code if possible to eliminate the data race rather than suppress
603 the warning.
605 A few important files for suppressing warnings are:
607 tests/tsan/suppressions.tsan - Has TSan warnings we wish to suppress at runtime.
608 The comment on each suppression will typically indicate why we are
609 suppressing it.  More information on the file format can be found here:
611 https://github.com/google/sanitizers/wiki/ThreadSanitizerSuppressions
613 tests/tsan/blacklist.tsan - Has TSan warnings we wish to disable
614 at compile time for test or debug.
615 Add flags to configure to enable:
617 "--extra-cflags=-fsanitize-blacklist=<src path>/tests/tsan/blacklist.tsan"
619 More information on the file format can be found here under "Blacklist Format":
621 https://github.com/google/sanitizers/wiki/ThreadSanitizerFlags
623 TSan Annotations
624 ~~~~~~~~~~~~~~~~
625 include/qemu/tsan.h defines annotations.  See this file for more descriptions
626 of the annotations themselves.  Annotations can be used to suppress
627 TSan warnings or give TSan more information so that it can detect proper
628 relationships between accesses of data.
630 Annotation examples can be found here:
632 https://github.com/llvm/llvm-project/tree/master/compiler-rt/test/tsan/
634 Good files to start with are: annotate_happens_before.cpp and ignore_race.cpp
636 The full set of annotations can be found here:
638 https://github.com/llvm/llvm-project/blob/master/compiler-rt/lib/tsan/rtl/tsan_interface_ann.cpp
640 VM testing
641 ----------
643 This test suite contains scripts that bootstrap various guest images that have
644 necessary packages to build QEMU. The basic usage is documented in ``Makefile``
645 help which is displayed with ``make vm-help``.
647 Quickstart
648 ~~~~~~~~~~
650 Run ``make vm-help`` to list available make targets. Invoke a specific make
651 command to run build test in an image. For example, ``make vm-build-freebsd``
652 will build the source tree in the FreeBSD image. The command can be executed
653 from either the source tree or the build dir; if the former, ``./configure`` is
654 not needed. The command will then generate the test image in ``./tests/vm/``
655 under the working directory.
657 Note: images created by the scripts accept a well-known RSA key pair for SSH
658 access, so they SHOULD NOT be exposed to external interfaces if you are
659 concerned about attackers taking control of the guest and potentially
660 exploiting a QEMU security bug to compromise the host.
662 QEMU binaries
663 ~~~~~~~~~~~~~
665 By default, ``qemu-system-x86_64`` is searched in $PATH to run the guest. If
666 there isn't one, or if it is older than 2.10, the test won't work. In this case,
667 provide the QEMU binary in env var: ``QEMU=/path/to/qemu-2.10+``.
669 Likewise the path to ``qemu-img`` can be set in QEMU_IMG environment variable.
671 Make jobs
672 ~~~~~~~~~
674 The ``-j$X`` option in the make command line is not propagated into the VM,
675 specify ``J=$X`` to control the make jobs in the guest.
677 Debugging
678 ~~~~~~~~~
680 Add ``DEBUG=1`` and/or ``V=1`` to the make command to allow interactive
681 debugging and verbose output. If this is not enough, see the next section.
682 ``V=1`` will be propagated down into the make jobs in the guest.
684 Manual invocation
685 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
687 Each guest script is an executable script with the same command line options.
688 For example to work with the netbsd guest, use ``$QEMU_SRC/tests/vm/netbsd``:
690 .. code::
692     $ cd $QEMU_SRC/tests/vm
694     # To bootstrap the image
695     $ ./netbsd --build-image --image /var/tmp/netbsd.img
696     <...>
698     # To run an arbitrary command in guest (the output will not be echoed unless
699     # --debug is added)
700     $ ./netbsd --debug --image /var/tmp/netbsd.img uname -a
702     # To build QEMU in guest
703     $ ./netbsd --debug --image /var/tmp/netbsd.img --build-qemu $QEMU_SRC
705     # To get to an interactive shell
706     $ ./netbsd --interactive --image /var/tmp/netbsd.img sh
708 Adding new guests
709 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
711 Please look at existing guest scripts for how to add new guests.
713 Most importantly, create a subclass of BaseVM and implement ``build_image()``
714 method and define ``BUILD_SCRIPT``, then finally call ``basevm.main()`` from
715 the script's ``main()``.
717 * Usually in ``build_image()``, a template image is downloaded from a
718   predefined URL. ``BaseVM._download_with_cache()`` takes care of the cache and
719   the checksum, so consider using it.
721 * Once the image is downloaded, users, SSH server and QEMU build deps should
722   be set up:
724   - Root password set to ``BaseVM.ROOT_PASS``
725   - User ``BaseVM.GUEST_USER`` is created, and password set to
726     ``BaseVM.GUEST_PASS``
727   - SSH service is enabled and started on boot,
728     ``$QEMU_SRC/tests/keys/id_rsa.pub`` is added to ssh's ``authorized_keys``
729     file of both root and the normal user
730   - DHCP client service is enabled and started on boot, so that it can
731     automatically configure the virtio-net-pci NIC and communicate with QEMU
732     user net (10.0.2.2)
733   - Necessary packages are installed to untar the source tarball and build
734     QEMU
736 * Write a proper ``BUILD_SCRIPT`` template, which should be a shell script that
737   untars a raw virtio-blk block device, which is the tarball data blob of the
738   QEMU source tree, then configure/build it. Running "make check" is also
739   recommended.
741 Image fuzzer testing
742 --------------------
744 An image fuzzer was added to exercise format drivers. Currently only qcow2 is
745 supported. To start the fuzzer, run
747 .. code::
749   tests/image-fuzzer/runner.py -c '[["qemu-img", "info", "$test_img"]]' /tmp/test qcow2
751 Alternatively, some command different from ``qemu-img info`` can be tested, by
752 changing the ``-c`` option.
754 Integration tests using the Avocado Framework
755 ---------------------------------------------
757 The ``tests/avocado`` directory hosts integration tests. They're usually
758 higher level tests, and may interact with external resources and with
759 various guest operating systems.
761 These tests are written using the Avocado Testing Framework (which must
762 be installed separately) in conjunction with a the ``avocado_qemu.Test``
763 class, implemented at ``tests/avocado/avocado_qemu``.
765 Tests based on ``avocado_qemu.Test`` can easily:
767  * Customize the command line arguments given to the convenience
768    ``self.vm`` attribute (a QEMUMachine instance)
770  * Interact with the QEMU monitor, send QMP commands and check
771    their results
773  * Interact with the guest OS, using the convenience console device
774    (which may be useful to assert the effectiveness and correctness of
775    command line arguments or QMP commands)
777  * Interact with external data files that accompany the test itself
778    (see ``self.get_data()``)
780  * Download (and cache) remote data files, such as firmware and kernel
781    images
783  * Have access to a library of guest OS images (by means of the
784    ``avocado.utils.vmimage`` library)
786  * Make use of various other test related utilities available at the
787    test class itself and at the utility library:
789    - http://avocado-framework.readthedocs.io/en/latest/api/test/avocado.html#avocado.Test
790    - http://avocado-framework.readthedocs.io/en/latest/api/utils/avocado.utils.html
792 Running tests
793 ~~~~~~~~~~~~~
795 You can run the avocado tests simply by executing:
797 .. code::
799   make check-avocado
801 This involves the automatic creation of Python virtual environment
802 within the build tree (at ``tests/venv``) which will have all the
803 right dependencies, and will save tests results also within the
804 build tree (at ``tests/results``).
806 Note: the build environment must be using a Python 3 stack, and have
807 the ``venv`` and ``pip`` packages installed.  If necessary, make sure
808 ``configure`` is called with ``--python=`` and that those modules are
809 available.  On Debian and Ubuntu based systems, depending on the
810 specific version, they may be on packages named ``python3-venv`` and
811 ``python3-pip``.
813 It is also possible to run tests based on tags using the
814 ``make check-avocado`` command and the ``AVOCADO_TAGS`` environment
815 variable:
817 .. code::
819    make check-avocado AVOCADO_TAGS=quick
821 Note that tags separated with commas have an AND behavior, while tags
822 separated by spaces have an OR behavior. For more information on Avocado
823 tags, see:
825  https://avocado-framework.readthedocs.io/en/latest/guides/user/chapters/tags.html
827 To run a single test file, a couple of them, or a test within a file
828 using the ``make check-avocado`` command, set the ``AVOCADO_TESTS``
829 environment variable with the test files or test names. To run all
830 tests from a single file, use:
832  .. code::
834   make check-avocado AVOCADO_TESTS=$FILEPATH
836 The same is valid to run tests from multiple test files:
838  .. code::
840   make check-avocado AVOCADO_TESTS='$FILEPATH1 $FILEPATH2'
842 To run a single test within a file, use:
844  .. code::
846   make check-avocado AVOCADO_TESTS=$FILEPATH:$TESTCLASS.$TESTNAME
848 The same is valid to run single tests from multiple test files:
850  .. code::
852   make check-avocado AVOCADO_TESTS='$FILEPATH1:$TESTCLASS1.$TESTNAME1 $FILEPATH2:$TESTCLASS2.$TESTNAME2'
854 The scripts installed inside the virtual environment may be used
855 without an "activation".  For instance, the Avocado test runner
856 may be invoked by running:
858  .. code::
860   tests/venv/bin/avocado run $OPTION1 $OPTION2 tests/avocado/
862 Note that if ``make check-avocado`` was not executed before, it is
863 possible to create the Python virtual environment with the dependencies
864 needed running:
866  .. code::
868   make check-venv
870 It is also possible to run tests from a single file or a single test within
871 a test file. To run tests from a single file within the build tree, use:
873  .. code::
875   tests/venv/bin/avocado run tests/avocado/$TESTFILE
877 To run a single test within a test file, use:
879  .. code::
881   tests/venv/bin/avocado run tests/avocado/$TESTFILE:$TESTCLASS.$TESTNAME
883 Valid test names are visible in the output from any previous execution
884 of Avocado or ``make check-avocado``, and can also be queried using:
886  .. code::
888   tests/venv/bin/avocado list tests/avocado
890 Manual Installation
891 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
893 To manually install Avocado and its dependencies, run:
895 .. code::
897   pip install --user avocado-framework
899 Alternatively, follow the instructions on this link:
901   https://avocado-framework.readthedocs.io/en/latest/guides/user/chapters/installing.html
903 Overview
904 ~~~~~~~~
906 The ``tests/avocado/avocado_qemu`` directory provides the
907 ``avocado_qemu`` Python module, containing the ``avocado_qemu.Test``
908 class.  Here's a simple usage example:
910 .. code::
912   from avocado_qemu import QemuSystemTest
915   class Version(QemuSystemTest):
916       """
917       :avocado: tags=quick
918       """
919       def test_qmp_human_info_version(self):
920           self.vm.launch()
921           res = self.vm.command('human-monitor-command',
922                                 command_line='info version')
923           self.assertRegexpMatches(res, r'^(\d+\.\d+\.\d)')
925 To execute your test, run:
927 .. code::
929   avocado run version.py
931 Tests may be classified according to a convention by using docstring
932 directives such as ``:avocado: tags=TAG1,TAG2``.  To run all tests
933 in the current directory, tagged as "quick", run:
935 .. code::
937   avocado run -t quick .
939 The ``avocado_qemu.Test`` base test class
940 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
942 The ``avocado_qemu.Test`` class has a number of characteristics that
943 are worth being mentioned right away.
945 First of all, it attempts to give each test a ready to use QEMUMachine
946 instance, available at ``self.vm``.  Because many tests will tweak the
947 QEMU command line, launching the QEMUMachine (by using ``self.vm.launch()``)
948 is left to the test writer.
950 The base test class has also support for tests with more than one
951 QEMUMachine. The way to get machines is through the ``self.get_vm()``
952 method which will return a QEMUMachine instance. The ``self.get_vm()``
953 method accepts arguments that will be passed to the QEMUMachine creation
954 and also an optional ``name`` attribute so you can identify a specific
955 machine and get it more than once through the tests methods. A simple
956 and hypothetical example follows:
958 .. code::
960   from avocado_qemu import QemuSystemTest
963   class MultipleMachines(QemuSystemTest):
964       def test_multiple_machines(self):
965           first_machine = self.get_vm()
966           second_machine = self.get_vm()
967           self.get_vm(name='third_machine').launch()
969           first_machine.launch()
970           second_machine.launch()
972           first_res = first_machine.command(
973               'human-monitor-command',
974               command_line='info version')
976           second_res = second_machine.command(
977               'human-monitor-command',
978               command_line='info version')
980           third_res = self.get_vm(name='third_machine').command(
981               'human-monitor-command',
982               command_line='info version')
984           self.assertEquals(first_res, second_res, third_res)
986 At test "tear down", ``avocado_qemu.Test`` handles all the QEMUMachines
987 shutdown.
989 The ``avocado_qemu.LinuxTest`` base test class
990 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
992 The ``avocado_qemu.LinuxTest`` is further specialization of the
993 ``avocado_qemu.Test`` class, so it contains all the characteristics of
994 the later plus some extra features.
996 First of all, this base class is intended for tests that need to
997 interact with a fully booted and operational Linux guest.  At this
998 time, it uses a Fedora 31 guest image.  The most basic example looks
999 like this:
1001 .. code::
1003   from avocado_qemu import LinuxTest
1006   class SomeTest(LinuxTest):
1008       def test(self):
1009           self.launch_and_wait()
1010           self.ssh_command('some_command_to_be_run_in_the_guest')
1012 Please refer to tests that use ``avocado_qemu.LinuxTest`` under
1013 ``tests/avocado`` for more examples.
1015 QEMUMachine
1016 ~~~~~~~~~~~
1018 The QEMUMachine API is already widely used in the Python iotests,
1019 device-crash-test and other Python scripts.  It's a wrapper around the
1020 execution of a QEMU binary, giving its users:
1022  * the ability to set command line arguments to be given to the QEMU
1023    binary
1025  * a ready to use QMP connection and interface, which can be used to
1026    send commands and inspect its results, as well as asynchronous
1027    events
1029  * convenience methods to set commonly used command line arguments in
1030    a more succinct and intuitive way
1032 QEMU binary selection
1033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1035 The QEMU binary used for the ``self.vm`` QEMUMachine instance will
1036 primarily depend on the value of the ``qemu_bin`` parameter.  If it's
1037 not explicitly set, its default value will be the result of a dynamic
1038 probe in the same source tree.  A suitable binary will be one that
1039 targets the architecture matching host machine.
1041 Based on this description, test writers will usually rely on one of
1042 the following approaches:
1044 1) Set ``qemu_bin``, and use the given binary
1046 2) Do not set ``qemu_bin``, and use a QEMU binary named like
1047    "qemu-system-${arch}", either in the current
1048    working directory, or in the current source tree.
1050 The resulting ``qemu_bin`` value will be preserved in the
1051 ``avocado_qemu.Test`` as an attribute with the same name.
1053 Attribute reference
1054 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1056 Test
1057 ^^^^
1059 Besides the attributes and methods that are part of the base
1060 ``avocado.Test`` class, the following attributes are available on any
1061 ``avocado_qemu.Test`` instance.
1066 A QEMUMachine instance, initially configured according to the given
1067 ``qemu_bin`` parameter.
1069 arch
1070 ''''
1072 The architecture can be used on different levels of the stack, e.g. by
1073 the framework or by the test itself.  At the framework level, it will
1074 currently influence the selection of a QEMU binary (when one is not
1075 explicitly given).
1077 Tests are also free to use this attribute value, for their own needs.
1078 A test may, for instance, use the same value when selecting the
1079 architecture of a kernel or disk image to boot a VM with.
1081 The ``arch`` attribute will be set to the test parameter of the same
1082 name.  If one is not given explicitly, it will either be set to
1083 ``None``, or, if the test is tagged with one (and only one)
1084 ``:avocado: tags=arch:VALUE`` tag, it will be set to ``VALUE``.
1089 The cpu model that will be set to all QEMUMachine instances created
1090 by the test.
1092 The ``cpu`` attribute will be set to the test parameter of the same
1093 name. If one is not given explicitly, it will either be set to
1094 ``None ``, or, if the test is tagged with one (and only one)
1095 ``:avocado: tags=cpu:VALUE`` tag, it will be set to ``VALUE``.
1097 machine
1098 '''''''
1100 The machine type that will be set to all QEMUMachine instances created
1101 by the test.
1103 The ``machine`` attribute will be set to the test parameter of the same
1104 name.  If one is not given explicitly, it will either be set to
1105 ``None``, or, if the test is tagged with one (and only one)
1106 ``:avocado: tags=machine:VALUE`` tag, it will be set to ``VALUE``.
1108 qemu_bin
1109 ''''''''
1111 The preserved value of the ``qemu_bin`` parameter or the result of the
1112 dynamic probe for a QEMU binary in the current working directory or
1113 source tree.
1115 LinuxTest
1116 ^^^^^^^^^
1118 Besides the attributes present on the ``avocado_qemu.Test`` base
1119 class, the ``avocado_qemu.LinuxTest`` adds the following attributes:
1121 distro
1122 ''''''
1124 The name of the Linux distribution used as the guest image for the
1125 test.  The name should match the **Provider** column on the list
1126 of images supported by the avocado.utils.vmimage library:
1128 https://avocado-framework.readthedocs.io/en/latest/guides/writer/libs/vmimage.html#supported-images
1130 distro_version
1131 ''''''''''''''
1133 The version of the Linux distribution as the guest image for the
1134 test.  The name should match the **Version** column on the list
1135 of images supported by the avocado.utils.vmimage library:
1137 https://avocado-framework.readthedocs.io/en/latest/guides/writer/libs/vmimage.html#supported-images
1139 distro_checksum
1140 '''''''''''''''
1142 The sha256 hash of the guest image file used for the test.
1144 If this value is not set in the code or by a test parameter (with the
1145 same name), no validation on the integrity of the image will be
1146 performed.
1148 Parameter reference
1149 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1151 To understand how Avocado parameters are accessed by tests, and how
1152 they can be passed to tests, please refer to::
1154   https://avocado-framework.readthedocs.io/en/latest/guides/writer/chapters/writing.html#accessing-test-parameters
1156 Parameter values can be easily seen in the log files, and will look
1157 like the following:
1159 .. code::
1161   PARAMS (key=qemu_bin, path=*, default=./qemu-system-x86_64) => './qemu-system-x86_64
1163 Test
1164 ^^^^
1166 arch
1167 ''''
1169 The architecture that will influence the selection of a QEMU binary
1170 (when one is not explicitly given).
1172 Tests are also free to use this parameter value, for their own needs.
1173 A test may, for instance, use the same value when selecting the
1174 architecture of a kernel or disk image to boot a VM with.
1176 This parameter has a direct relation with the ``arch`` attribute.  If
1177 not given, it will default to None.
1182 The cpu model that will be set to all QEMUMachine instances created
1183 by the test.
1185 machine
1186 '''''''
1188 The machine type that will be set to all QEMUMachine instances created
1189 by the test.
1191 qemu_bin
1192 ''''''''
1194 The exact QEMU binary to be used on QEMUMachine.
1196 LinuxTest
1197 ^^^^^^^^^
1199 Besides the parameters present on the ``avocado_qemu.Test`` base
1200 class, the ``avocado_qemu.LinuxTest`` adds the following parameters:
1202 distro
1203 ''''''
1205 The name of the Linux distribution used as the guest image for the
1206 test.  The name should match the **Provider** column on the list
1207 of images supported by the avocado.utils.vmimage library:
1209 https://avocado-framework.readthedocs.io/en/latest/guides/writer/libs/vmimage.html#supported-images
1211 distro_version
1212 ''''''''''''''
1214 The version of the Linux distribution as the guest image for the
1215 test.  The name should match the **Version** column on the list
1216 of images supported by the avocado.utils.vmimage library:
1218 https://avocado-framework.readthedocs.io/en/latest/guides/writer/libs/vmimage.html#supported-images
1220 distro_checksum
1221 '''''''''''''''
1223 The sha256 hash of the guest image file used for the test.
1225 If this value is not set in the code or by this parameter no
1226 validation on the integrity of the image will be performed.
1228 Skipping tests
1229 ~~~~~~~~~~~~~~
1231 The Avocado framework provides Python decorators which allow for easily skip
1232 tests running under certain conditions. For example, on the lack of a binary
1233 on the test system or when the running environment is a CI system. For further
1234 information about those decorators, please refer to::
1236   https://avocado-framework.readthedocs.io/en/latest/guides/writer/chapters/writing.html#skipping-tests
1238 While the conditions for skipping tests are often specifics of each one, there
1239 are recurring scenarios identified by the QEMU developers and the use of
1240 environment variables became a kind of standard way to enable/disable tests.
1242 Here is a list of the most used variables:
1244 AVOCADO_ALLOW_LARGE_STORAGE
1245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1246 Tests which are going to fetch or produce assets considered *large* are not
1247 going to run unless that ``AVOCADO_ALLOW_LARGE_STORAGE=1`` is exported on
1248 the environment.
1250 The definition of *large* is a bit arbitrary here, but it usually means an
1251 asset which occupies at least 1GB of size on disk when uncompressed.
1253 AVOCADO_ALLOW_UNTRUSTED_CODE
1254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1255 There are tests which will boot a kernel image or firmware that can be
1256 considered not safe to run on the developer's workstation, thus they are
1257 skipped by default. The definition of *not safe* is also arbitrary but
1258 usually it means a blob which either its source or build process aren't
1259 public available.
1261 You should export ``AVOCADO_ALLOW_UNTRUSTED_CODE=1`` on the environment in
1262 order to allow tests which make use of those kind of assets.
1264 AVOCADO_TIMEOUT_EXPECTED
1265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1266 The Avocado framework has a timeout mechanism which interrupts tests to avoid the
1267 test suite of getting stuck. The timeout value can be set via test parameter or
1268 property defined in the test class, for further details::
1270   https://avocado-framework.readthedocs.io/en/latest/guides/writer/chapters/writing.html#setting-a-test-timeout
1272 Even though the timeout can be set by the test developer, there are some tests
1273 that may not have a well-defined limit of time to finish under certain
1274 conditions. For example, tests that take longer to execute when QEMU is
1275 compiled with debug flags. Therefore, the ``AVOCADO_TIMEOUT_EXPECTED`` variable
1276 has been used to determine whether those tests should run or not.
1278 GITLAB_CI
1279 ^^^^^^^^^
1280 A number of tests are flagged to not run on the GitLab CI. Usually because
1281 they proved to the flaky or there are constraints on the CI environment which
1282 would make them fail. If you encounter a similar situation then use that
1283 variable as shown on the code snippet below to skip the test:
1285 .. code::
1287   @skipIf(os.getenv('GITLAB_CI'), 'Running on GitLab')
1288   def test(self):
1289       do_something()
1291 Uninstalling Avocado
1292 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1294 If you've followed the manual installation instructions above, you can
1295 easily uninstall Avocado.  Start by listing the packages you have
1296 installed::
1298   pip list --user
1300 And remove any package you want with::
1302   pip uninstall <package_name>
1304 If you've used ``make check-avocado``, the Python virtual environment where
1305 Avocado is installed will be cleaned up as part of ``make check-clean``.
1307 .. _checktcg-ref:
1309 Testing with "make check-tcg"
1310 -----------------------------
1312 The check-tcg tests are intended for simple smoke tests of both
1313 linux-user and softmmu TCG functionality. However to build test
1314 programs for guest targets you need to have cross compilers available.
1315 If your distribution supports cross compilers you can do something as
1316 simple as::
1318   apt install gcc-aarch64-linux-gnu
1320 The configure script will automatically pick up their presence.
1321 Sometimes compilers have slightly odd names so the availability of
1322 them can be prompted by passing in the appropriate configure option
1323 for the architecture in question, for example::
1325   $(configure) --cross-cc-aarch64=aarch64-cc
1327 There is also a ``--cross-cc-flags-ARCH`` flag in case additional
1328 compiler flags are needed to build for a given target.
1330 If you have the ability to run containers as the user the build system
1331 will automatically use them where no system compiler is available. For
1332 architectures where we also support building QEMU we will generally
1333 use the same container to build tests. However there are a number of
1334 additional containers defined that have a minimal cross-build
1335 environment that is only suitable for building test cases. Sometimes
1336 we may use a bleeding edge distribution for compiler features needed
1337 for test cases that aren't yet in the LTS distros we support for QEMU
1338 itself.
1340 See :ref:`container-ref` for more details.
1342 Running subset of tests
1343 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1345 You can build the tests for one architecture::
1347   make build-tcg-tests-$TARGET
1349 And run with::
1351   make run-tcg-tests-$TARGET
1353 Adding ``V=1`` to the invocation will show the details of how to
1354 invoke QEMU for the test which is useful for debugging tests.
1356 TCG test dependencies
1357 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1359 The TCG tests are deliberately very light on dependencies and are
1360 either totally bare with minimal gcc lib support (for softmmu tests)
1361 or just glibc (for linux-user tests). This is because getting a cross
1362 compiler to work with additional libraries can be challenging.
1364 Other TCG Tests
1365 ---------------
1367 There are a number of out-of-tree test suites that are used for more
1368 extensive testing of processor features.
1370 KVM Unit Tests
1371 ~~~~~~~~~~~~~~
1373 The KVM unit tests are designed to run as a Guest OS under KVM but
1374 there is no reason why they can't exercise the TCG as well. It
1375 provides a minimal OS kernel with hooks for enabling the MMU as well
1376 as reporting test results via a special device::
1378   https://git.kernel.org/pub/scm/virt/kvm/kvm-unit-tests.git
1380 Linux Test Project
1381 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1383 The LTP is focused on exercising the syscall interface of a Linux
1384 kernel. It checks that syscalls behave as documented and strives to
1385 exercise as many corner cases as possible. It is a useful test suite
1386 to run to exercise QEMU's linux-user code::
1388   https://linux-test-project.github.io/
1390 GCC gcov support
1391 ----------------
1393 ``gcov`` is a GCC tool to analyze the testing coverage by
1394 instrumenting the tested code. To use it, configure QEMU with
1395 ``--enable-gcov`` option and build. Then run the tests as usual.
1397 If you want to gather coverage information on a single test the ``make
1398 clean-gcda`` target can be used to delete any existing coverage
1399 information before running a single test.
1401 You can generate a HTML coverage report by executing ``make
1402 coverage-html`` which will create
1403 ``meson-logs/coveragereport/index.html``.
1405 Further analysis can be conducted by running the ``gcov`` command
1406 directly on the various .gcda output files. Please read the ``gcov``
1407 documentation for more information.