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[vpp.git] / extras / hs-test / README.rst
1 Host stack test framework
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4 Overview
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7 The goal of the Host stack test framework (**hs-test**) is to ease writing and running end-to-end tests for VPP's Host Stack.
8 End-to-end tests often want multiple VPP instances, network namespaces, different types of interfaces
9 and to execute external tools or commands. With such requirements the existing VPP test framework is not sufficient.
10 For this, ``Go`` was chosen as a high level language, allowing rapid development, with ``Docker`` and ``ip`` being the tools for creating required topology.
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12 Go's package `testing`_ together with `go test`_ command form the base framework upon which the *hs-test* is built and run.
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14 Anatomy of a test case
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17 **Prerequisites**:
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19 * Tests use *hs-test*'s own docker image, so building it before starting tests is a prerequisite. Run ``sudo make`` to do so
20 * Docker has to be installed and Go has to be in path of both the running user and root
21 * Root privileges are required to run tests as it uses Linux ``ip`` command for configuring topology
22
23 **Action flow when running a test case**:
24
25 #. It starts with running ``./test``. This script is basically a wrapper for ``go test`` and accepts its parameters,
26    for example following runs a specific test: ``./test -run TestNs/TestHttpTps``
27 #. ``go test`` compiles package ``main`` along with any files with names matching the file pattern ``*_test.go``
28    and then runs the resulting test binaries
29 #. The go test framework runs each function matching :ref:`naming convention<test-convention>`. Each of these corresponds to a `test suite`_
30 #. Testify toolkit's ``suite.Run(t *testing.T, suite TestingSuite)`` function runs the suite and does the following:
31
32   #. Suite is initialized. The topology is loaded and configured in this step
33   #. Test suite runs all the tests attached to it
34   #. Execute tear-down functions, which currently consists of stopping running containers
35      and clean-up of test topology
36
37 Adding a test case
38 ------------------
39
40 This describes adding a new test case to an existing suite.
41 For adding a new suite, please see `Modifying the framework`_ below.
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43 #. To write a new test case, create a file whose name ends with ``_test.go`` or pick one that already exists
44 #. Declare method whose name starts with ``Test`` and specifies its receiver as a pointer to the suite's struct (defined in ``framework_test.go``)
45 #. Implement test behaviour inside the test method. This typically includes the following:
46
47   #. Retrieve a running container in which to run some action. Function ``getContainerByName(name string)``
48      from ``HstSuite`` struct serves this purpose
49      an object representing a container and start it with ``run()`` method
50   #. Execute *hs-test* action(s) inside any of the running containers.
51      Function ``execAction(args string)`` from ``container.go`` does this by using ``docker exec`` command to run ``hs-test`` executable.
52      For starting an VPP instance inside a container, the ``VppInstance`` struct can be used instead
53   #. Run arbitrary commands inside the containers with ``exec(cmd string)``
54   #. Run other external tool with one of the preexisting functions in the ``utils.go`` file.
55      For example, use ``wget`` with ``startWget(..)`` function
56   #. Use ``exechelper`` or just plain ``exec`` packages to run whatever else
57   #. Verify results of your tests using ``assert`` methods provided by the test suite,
58      implemented by HstSuite struct
59
60 **Example test case**
61
62 Two docker containers, each with its own VPP instance running. One VPP then pings the other.
63 This can be put in file ``extras/hs-test/my_test.go`` and run with command ``./test -run TestMySuite``.
64
65 ::
66
67         package main
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69         import (
70                 "fmt"
71         )
72
73         func (s *MySuite) TestMyCase() {
74                 serverVppContainer := s.getContainerByName("server-vpp")
75
76                 serverVpp := NewVppInstance(serverContainer)
77                 serverVpp.set2VethsServer()
78                 serverVpp.start()
79
80                 clientVppContainer := s.getContainerByName("client-vpp")
81
82                 clientVpp:= NewVppInstance(clientContainer)
83                 serverVpp.set2VethsClient()
84                 clientVpp.start()
85
86                 result, err := clientVpp.vppctl("ping 10.10.10.2")
87                 s.assertNil(err, "ping resulted in error")
88                 fmt.Println(result)
89         }
90
91 Modifying the framework
92 -----------------------
93
94 **Adding a test suite**
95
96 .. _test-convention:
97
98 #. Adding a new suite takes place in ``framework_test.go`` and by creating a new file for the suite.
99    Naming convention for the suite files is ``suite-name-test.go`` where *name* will be replaced
100    by the actual name
101
102 #. Make a ``struct`` with at least ``HstSuite`` struct as its member.
103    HstSuite provides functionality that can be shared for all suites, like starting containers
104
105         ::
106
107                 type MySuite struct {
108                         HstSuite
109                 }
110
111 #. Implement SetupSuite method which testify runs before running the tests.
112    It's important here to call ``setupSuite(s *suite.Suite, topologyName string)`` and assign its result to the suite's ``teardownSuite`` member.
113    Pass the topology name to the function in the form of file name of one of the *yaml* files in ``topo-network`` folder.
114    Without the extension. In this example, *myTopology* corresponds to file ``extras/hs-test/topo-network/myTopology.yaml``
115    This will ensure network topology, such as network interfaces and namespaces, will be created.
116    Another important method to call is ``loadContainerTopology(topologyName string)`` which will load
117    containers and shared volumes used by the suite. This time the name passed to method corresponds
118    to file in ``extras/hs-test/topo-containers`` folder
119
120         ::
121
122                 func (s *MySuite) SetupSuite() {
123                         // Add custom setup code here
124
125                         s.teardownSuite = setupSuite(&s.Suite, "myTopology")
126                         s.loadContainerTopology("2peerVeth")
127                 }
128
129 #. In order for ``go test`` to run this suite, we need to create a normal test function and pass our suite to ``suite.Run``.
130    This is being at the end of ``framework_test.go``
131
132         ::
133
134                 func TestMySuite(t *testing.T) {
135                         var m MySuite
136                         suite.Run(t, &m)
137                 }
138
139 #. Next step is to add test cases to the suite. For that, see section `Adding a test case`_ above
140
141 **Adding a topology element**
142
143 Topology configuration exists as ``yaml`` files in the ``extras/hs-test/topo-network`` and
144 ``extras/hs-test/topo-containers`` folders. Processing of a network topology file for a particular test suite
145 is started by the ``setupSuite`` function depending on which file's name is passed to it.
146 Specified file is loaded by ``LoadTopology()`` function and converted into internal data structures which represent various elements of the topology.
147 After parsing the configuration, ``Configure()`` method loops over array of topology elements and configures them one by one.
148
149 These are currently supported types of network elements.
150
151 * ``netns`` - network namespace
152 * ``veth`` - veth network interface, optionally with target network namespace or IPv4 address
153 * ``bridge`` - ethernet bridge to connect created interfaces, optionally with target network namespace
154 * ``tap`` - tap network interface with IP address
155
156 Similarly, container topology is started by ``loadContainerTopology()``, configuration file is processed
157 so that test suite retains map of defined containers and uses that to start them at the beginning
158 of each test case and stop containers after the test finishes. Container configuration can specify
159 also volumes which allow to share data between containers or between host system and containers.
160
161 Supporting a new type of topology element requires adding code to recognize the new element type during loading.
162 And adding code to set up the element in the host system with some Linux tool, such as *ip*.
163 This should be implemented in ``netconfig.go`` for network and in ``container.go`` for containers and volumes.
164
165 **Communicating between containers**
166
167 When two VPP instances or other applications, each in its own Docker container,
168 want to communicate there are typically two ways this can be done within *hs-test*.
169
170 * Network interfaces. Containers are being created with ``-d --network host`` options,
171   so they are connected with interfaces created in host system
172 * Shared folders. Containers are being created with ``-v`` option to create shared `volumes`_ between host system and containers
173   or just between containers
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175 **Adding a hs-test action**
176
177 Executing more complex or long running jobs is made easier by *hs-test* actions.
178 These are functions that compartmentalize configuration and execution together for a specific task.
179 For example, starting up VPP or running VCL echo client.
180
181 The actions are located in ``extras/hs-test/actions.go``. To add one, create a new method that has its receiver as a pointer to ``Actions`` struct.
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183 Run it from test case with container's method ``execAction(args)`` where ``args`` is the action method's name.
184 This then executes the ``hs-test`` binary inside of the container and it then runs selected action.
185 Action is specified by its name as first argument for the binary.
186
187 *Note*: When ``execAction(args)`` runs some action from a test case, the execution of ``hs-test`` inside the container
188 is asynchronous. The action might take many seconds to finish, while the test case execution context continues to run.
189 To mitigate this, ``execAction(args)`` waits pre-defined arbitrary number of seconds for a *sync file* to be written by ``hs-test``
190 at the end of its run. The test case context and container use Docker volume to share the file.
191
192 **Adding an external tool**
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194 If an external program should be executed as part of a test case, it might be useful to wrap its execution in its own function.
195 These types of functions are placed in the ``utils.go`` file. If the external program is not available by default in Docker image,
196 add its installation to ``extras/hs-test/Dockerfile.vpp`` in ``apt-get install`` command.
197 Alternatively copy the executable from host system to the Docker image, similarly how the VPP executables and libraries are being copied.
198
199 **Eternal dependencies**
200
201 * Linux tools ``ip``, ``brctl``
202 * Standalone programs ``wget``, ``iperf3`` - since these are downloaded when Docker image is made,
203   they are reasonably up-to-date automatically
204 * Programs in Docker images  - see ``envoyproxy/envoy-contrib`` in ``utils.go``
205 * ``http_server`` - homegrown application that listens on specified address and sends a test file in response
206 * Non-standard Go libraries - see ``extras/hs-test/go.mod``
207
208 Generally, these will be updated on a per-need basis, for example when a bug is discovered
209 or a new version incompatibility issue occurs.
210
211
212 .. _testing: https://pkg.go.dev/testing
213 .. _go test: https://pkg.go.dev/cmd/go#hdr-Test_packages
214 .. _test suite: https://github.com/stretchr/testify#suite-package
215 .. _volumes: https://docs.docker.com/storage/volumes/
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