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[oweals/u-boot.git] / test / py / README.md
1 # U-Boot pytest suite
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3 ## Introduction
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5 This tool aims to test U-Boot by executing U-Boot shell commands using the
6 console interface. A single top-level script exists to execute or attach to the
7 U-Boot console, run the entire script of tests against it, and summarize the
8 results. Advantages of this approach are:
9
10 - Testing is performed in the same way a user or script would interact with
11   U-Boot; there can be no disconnect.
12 - There is no need to write or embed test-related code into U-Boot itself.
13   It is asserted that writing test-related code in Python is simpler and more
14   flexible that writing it all in C.
15 - It is reasonably simple to interact with U-Boot in this way.
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17 ## Requirements
18
19 The test suite is implemented using pytest. Interaction with the U-Boot console
20 involves executing some binary and interacting with its stdin/stdout. You will
21 need to implement various "hook" scripts that are called by the test suite at
22 the appropriate time.
23
24 On Debian or Debian-like distributions, the following packages are required.
25 Similar package names should exist in other distributions.
26
27 | Package        | Version tested (Ubuntu 14.04) |
28 | -------------- | ----------------------------- |
29 | python         | 2.7.5-5ubuntu3                |
30 | python-pytest  | 2.5.1-1                       |
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32 The test script supports either:
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34 - Executing a sandbox port of U-Boot on the local machine as a sub-process,
35   and interacting with it over stdin/stdout.
36 - Executing an external "hook" scripts to flash a U-Boot binary onto a
37   physical board, attach to the board's console stream, and reset the board.
38   Further details are described later.
39
40 ### Using `virtualenv` to provide requirements
41
42 Older distributions (e.g. Ubuntu 10.04) may not provide all the required
43 packages, or may provide versions that are too old to run the test suite. One
44 can use the Python `virtualenv` script to locally install more up-to-date
45 versions of the required packages without interfering with the OS installation.
46 For example:
47
48 ```bash
49 $ cd /path/to/u-boot
50 $ sudo apt-get install python python-virtualenv
51 $ virtualenv venv
52 $ . ./venv/bin/activate
53 $ pip install pytest
54 ```
55
56 ## Testing sandbox
57
58 To run the testsuite on the sandbox port (U-Boot built as a native user-space
59 application), simply execute:
60
61 ```
62 ./test/py/test.py --bd sandbox --build
63 ```
64
65 The `--bd` option tells the test suite which board type is being tested. This
66 lets the test suite know which features the board has, and hence exactly what
67 can be tested.
68
69 The `--build` option tells U-Boot to compile U-Boot. Alternatively, you may
70 omit this option and build U-Boot yourself, in whatever way you choose, before
71 running the test script.
72
73 The test script will attach to U-Boot, execute all valid tests for the board,
74 then print a summary of the test process. A complete log of the test session
75 will be written to `${build_dir}/test-log.html`. This is best viewed in a web
76 browser, but may be read directly as plain text, perhaps with the aid of the
77 `html2text` utility.
78
79 ## Command-line options
80
81 - `--board-type`, `--bd`, `-B` set the type of the board to be tested. For
82   example, `sandbox` or `seaboard`.
83 - `--board-identity`, `--id` set the identity of the board to be tested.
84   This allows differentiation between multiple instances of the same type of
85   physical board that are attached to the same host machine. This parameter is
86   not interpreted by the test script in any way, but rather is simply passed
87   to the hook scripts described below, and may be used in any site-specific
88   way deemed necessary.
89 - `--build` indicates that the test script should compile U-Boot itself
90   before running the tests. If using this option, make sure that any
91   environment variables required by the build process are already set, such as
92   `$CROSS_COMPILE`.
93 - `--build-dir` sets the directory containing the compiled U-Boot binaries.
94   If omitted, this is `${source_dir}/build-${board_type}`.
95 - `--result-dir` sets the directory to write results, such as log files,
96   into. If omitted, the build directory is used.
97 - `--persistent-data-dir` sets the directory used to store persistent test
98   data. This is test data that may be re-used across test runs, such as file-
99   system images.
100
101 `pytest` also implements a number of its own command-line options. Please see
102 `pytest` documentation for complete details. Execute `py.test --version` for
103 a brief summary. Note that U-Boot's test.py script passes all command-line
104 arguments directly to `pytest` for processing.
105
106 ## Testing real hardware
107
108 The tools and techniques used to interact with real hardware will vary
109 radically between different host and target systems, and the whims of the user.
110 For this reason, the test suite does not attempt to directly interact with real
111 hardware in any way. Rather, it executes a standardized set of "hook" scripts
112 via `$PATH`. These scripts implement certain actions on behalf of the test
113 suite. This keeps the test suite simple and isolated from system variances
114 unrelated to U-Boot features.
115
116 ### Hook scripts
117
118 #### Environment variables
119
120 The following environment variables are set when running hook scripts:
121
122 - `UBOOT_BOARD_TYPE` the board type being tested.
123 - `UBOOT_BOARD_IDENTITY` the board identity being tested, or `na` if none was
124   specified.
125 - `UBOOT_SOURCE_DIR` the U-Boot source directory.
126 - `UBOOT_TEST_PY_DIR` the full path to `test/py/` in the source directory.
127 - `UBOOT_BUILD_DIR` the U-Boot build directory.
128 - `UBOOT_RESULT_DIR` the test result directory.
129 - `UBOOT_PERSISTENT_DATA_DIR` the test peristent data directory.
130
131 #### `u-boot-test-console`
132
133 This script provides access to the U-Boot console. The script's stdin/stdout
134 should be connected to the board's console. This process should continue to run
135 indefinitely, until killed. The test suite will run this script in parallel
136 with all other hooks.
137
138 This script may be implemented e.g. by exec()ing `cu`, `kermit`, `conmux`, etc.
139
140 If you are able to run U-Boot under a hardware simulator such as qemu, then
141 you would likely spawn that simulator from this script. However, note that
142 `u-boot-test-reset` may be called multiple times per test script run, and must
143 cause U-Boot to start execution from scratch each time. Hopefully your
144 simulator includes a virtual reset button! If not, you can launch the
145 simulator from `u-boot-test-reset` instead, while arranging for this console
146 process to always communicate with the current simulator instance.
147
148 #### `u-boot-test-flash`
149
150 Prior to running the test suite against a board, some arrangement must be made
151 so that the board executes the particular U-Boot binary to be tested. Often,
152 this involves writing the U-Boot binary to the board's flash ROM. The test
153 suite calls this hook script for that purpose.
154
155 This script should perform the entire flashing process synchronously; the
156 script should only exit once flashing is complete, and a board reset will
157 cause the newly flashed U-Boot binary to be executed.
158
159 It is conceivable that this script will do nothing. This might be useful in
160 the following cases:
161
162 - Some other process has already written the desired U-Boot binary into the
163   board's flash prior to running the test suite.
164 - The board allows U-Boot to be downloaded directly into RAM, and executed
165   from there. Use of this feature will reduce wear on the board's flash, so
166   may be preferable if available, and if cold boot testing of U-Boot is not
167   required. If this feature is used, the `u-boot-test-reset` script should
168   peform this download, since the board could conceivably be reset multiple
169   times in a single test run.
170
171 It is up to the user to determine if those situations exist, and to code this
172 hook script appropriately.
173
174 This script will typically be implemented by calling out to some SoC- or
175 board-specific vendor flashing utility.
176
177 #### `u-boot-test-reset`
178
179 Whenever the test suite needs to reset the target board, this script is
180 executed. This is guaranteed to happen at least once, prior to executing the
181 first test function. If any test fails, the test infra-structure will execute
182 this script again to restore U-Boot to an operational state before running the
183 next test function.
184
185 This script will likely be implemented by communicating with some form of
186 relay or electronic switch attached to the board's reset signal.
187
188 The semantics of this script require that when it is executed, U-Boot will
189 start running from scratch. If the U-Boot binary to be tested has been written
190 to flash, pulsing the board's reset signal is likely all this script need do.
191 However, in some scenarios, this script may perform other actions. For
192 example, it may call out to some SoC- or board-specific vendor utility in order
193 to download the U-Boot binary directly into RAM and execute it. This would
194 avoid the need for `u-boot-test-flash` to actually write U-Boot to flash, thus
195 saving wear on the flash chip(s).
196
197 ### Board-type-specific configuration
198
199 Each board has a different configuration and behaviour. Many of these
200 differences can be automatically detected by parsing the `.config` file in the
201 build directory. However, some differences can't yet be handled automatically.
202
203 For each board, an optional Python module `u_boot_board_${board_type}` may exist
204 to provide board-specific information to the test script. Any global value
205 defined in these modules is available for use by any test function. The data
206 contained in these scripts must be purely derived from U-Boot source code.
207 Hence, these configuration files are part of the U-Boot source tree too.
208
209 ### Execution environment configuration
210
211 Each user's hardware setup may enable testing different subsets of the features
212 implemented by a particular board's configuration of U-Boot. For example, a
213 U-Boot configuration may support USB device mode and USB Mass Storage, but this
214 can only be tested if a USB cable is connected between the board and the host
215 machine running the test script.
216
217 For each board, optional Python modules `u_boot_boardenv_${board_type}` and
218 `u_boot_boardenv_${board_type}_${board_identity}` may exist to provide
219 board-specific and board-identity-specific information to the test script. Any
220 global value defined in these modules is available for use by any test
221 function. The data contained in these is specific to a particular user's
222 hardware configuration. Hence, these configuration files are not part of the
223 U-Boot source tree, and should be installed outside of the source tree. Users
224 should set `$PYTHONPATH` prior to running the test script to allow these
225 modules to be loaded.
226
227 ### Board module parameter usage
228
229 The test scripts rely on the following variables being defined by the board
230 module:
231
232 - None at present.
233
234 ### U-Boot `.config` feature usage
235
236 The test scripts rely on various U-Boot `.config` features, either directly in
237 order to test those features, or indirectly in order to query information from
238 the running U-Boot instance in order to test other features.
239
240 One example is that testing of the `md` command requires knowledge of a RAM
241 address to use for the test. This data is parsed from the output of the
242 `bdinfo` command, and hence relies on CONFIG_CMD_BDI being enabled.
243
244 For a complete list of dependencies, please search the test scripts for
245 instances of:
246
247 - `buildconfig.get(...`
248 - `@pytest.mark.buildconfigspec(...`
249
250 ### Complete invocation example
251
252 Assuming that you have installed the hook scripts into $HOME/ubtest/bin, and
253 any required environment configuration Python modules into $HOME/ubtest/py,
254 then you would likely invoke the test script as follows:
255
256 If U-Boot has already been built:
257
258 ```bash
259 PATH=$HOME/ubtest/bin:$PATH \
260     PYTHONPATH=${HOME}/ubtest/py:${PYTHONPATH} \
261     ./test/py/test.py --bd seaboard
262 ```
263
264 If you want the test script to compile U-Boot for you too, then you likely
265 need to set `$CROSS_COMPILE` to allow this, and invoke the test script as
266 follow:
267
268 ```bash
269 CROSS_COMPILE=arm-none-eabi- \
270     PATH=$HOME/ubtest/bin:$PATH \
271     PYTHONPATH=${HOME}/ubtest/py:${PYTHONPATH} \
272     ./test/py/test.py --bd seaboard --build
273 ```
274
275 ## Writing tests
276
277 Please refer to the pytest documentation for details of writing pytest tests.
278 Details specific to the U-Boot test suite are described below.
279
280 A test fixture named `u_boot_console` should be used by each test function. This
281 provides the means to interact with the U-Boot console, and retrieve board and
282 environment configuration information.
283
284 The function `u_boot_console.run_command()` executes a shell command on the
285 U-Boot console, and returns all output from that command. This allows
286 validation or interpretation of the command output. This function validates
287 that certain strings are not seen on the U-Boot console. These include shell
288 error messages and the U-Boot sign-on message (in order to detect unexpected
289 board resets). See the source of `u_boot_console_base.py` for a complete list of
290 "bad" strings. Some test scenarios are expected to trigger these strings. Use
291 `u_boot_console.disable_check()` to temporarily disable checking for specific
292 strings. See `test_unknown_cmd.py` for an example.
293
294 Board- and board-environment configuration values may be accessed as sub-fields
295 of the `u_boot_console.config` object, for example
296 `u_boot_console.config.ram_base`.
297
298 Build configuration values (from `.config`) may be accessed via the dictionary
299 `u_boot_console.config.buildconfig`, with keys equal to the Kconfig variable
300 names.