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:Original: Documentation/rust/testing.rst

:翻译:

 郭杰 Ben Guo <benx.guo@gmail.com>

测试
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本文介绍了如何在内核中测试 Rust 代码。

有三种测试类型：

- KUnit 测试
- ``#[test]`` 测试
- Kselftests

KUnit 测试
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这些测试来自 Rust 文档中的示例。它们会被转换为 KUnit 测试。

使用
****

这些测试可以通过 KUnit 运行。例如，在命令行中使用 ``kunit_tool`` （ ``kunit.py`` ）::

	./tools/testing/kunit/kunit.py run --make_options LLVM=1 --arch x86_64 --kconfig_add CONFIG_RUST=y

或者，KUnit 也可以在内核启动时以内置方式运行。获取更多 KUnit 信息，请参阅
Documentation/dev-tools/kunit/index.rst。
关于内核内置与命令行测试的详细信息，请参阅 Documentation/dev-tools/kunit/architecture.rst。

要使用这些 KUnit 文档测试，需要在内核配置中启用以下选项::

	CONFIG_KUNIT
	   Kernel hacking -> Kernel Testing and Coverage -> KUnit - Enable support for unit tests
	CONFIG_RUST_KERNEL_DOCTESTS
	   Kernel hacking -> Rust hacking -> Doctests for the `kernel` crate

KUnit 测试即文档测试
********************

文档测试（ *doctests* ）一般用于展示函数、结构体或模块等的使用方法。

它们非常方便，因为它们就写在文档旁边。例如：

.. code-block:: rust

	/// 求和两个数字。
	///
	/// ```
	/// assert_eq!(mymod::f(10, 20), 30);
	/// ```
	pub fn f(a: i32, b: i32) -> i32 {
	    a + b
	}

在用户空间中，这些测试由 ``rustdoc`` 负责收集并运行。单独使用这个工具已经很有价值，
因为它可以验证示例能否成功编译（确保和代码保持同步），
同时还可以运行那些不依赖内核 API 的示例。

然而，在内核中，这些测试会转换成 KUnit 测试套件。
这意味着文档测试会被编译成 Rust 内核对象，从而可以在构建的内核环境中运行。

通过与 KUnit 集成，Rust 的文档测试可以复用内核现有的测试设施。
例如，内核日志会显示::

	KTAP version 1
	1..1
	    KTAP version 1
	    # Subtest: rust_doctests_kernel
	    1..59
	    # rust_doctest_kernel_build_assert_rs_0.location: rust/kernel/build_assert.rs:13
	    ok 1 rust_doctest_kernel_build_assert_rs_0
	    # rust_doctest_kernel_build_assert_rs_1.location: rust/kernel/build_assert.rs:56
	    ok 2 rust_doctest_kernel_build_assert_rs_1
	    # rust_doctest_kernel_init_rs_0.location: rust/kernel/init.rs:122
	    ok 3 rust_doctest_kernel_init_rs_0
	    ...
	    # rust_doctest_kernel_types_rs_2.location: rust/kernel/types.rs:150
	    ok 59 rust_doctest_kernel_types_rs_2
	# rust_doctests_kernel: pass:59 fail:0 skip:0 total:59
	# Totals: pass:59 fail:0 skip:0 total:59
	ok 1 rust_doctests_kernel

文档测试中，也可以正常使用 `? <https://doc.rust-lang.org/reference/expressions/operator-expr.html#the-question-mark-operator>`_ 运算符，例如：

.. code-block:: rust

	/// ```
	/// # use kernel::{spawn_work_item, workqueue};
	/// spawn_work_item!(workqueue::system(), || pr_info!("x\n"))?;
	/// # Ok::<(), Error>(())
	/// ```

这些测试和普通代码一样，也可以在 ``CLIPPY=1`` 条件下通过 Clippy 进行编译，
因此可以从额外的 lint 检查中获益。

为了便于开发者定位文档测试出错的具体行号，日志会输出一条 KTAP 诊断信息。
其中标明了原始测试的文件和行号（不是 ``rustdoc`` 生成的临时 Rust 文件位置）::

	# rust_doctest_kernel_types_rs_2.location: rust/kernel/types.rs:150

Rust 测试中常用的断言宏是来自 Rust 标准库（ ``core`` ）中的 ``assert!`` 和 ``assert_eq!`` 宏。
内核提供了一个定制版本，这些宏的调用会被转发到 KUnit。
和 KUnit 测试不同的是，这些宏不需要传递上下文参数（ ``struct kunit *`` ）。
这使得它们更易于使用，同时文档的读者无需关心底层用的是什么测试框架。
此外，这种方式未来也许可以让我们更容易测试第三方代码。

当前有一个限制：KUnit 不支持在其他任务中执行断言。
因此，如果断言真的失败了，我们只是简单地把错误打印到内核日志里。
另外，文档测试不适用于非公开的函数。

作为文档中的测试示例，应当像 “实际代码” 一样编写。
例如：不要使用 ``unwrap()`` 或 ``expect()``，请使用 `? <https://doc.rust-lang.org/reference/expressions/operator-expr.html#the-question-mark-operator>`_ 运算符。
更多背景信息，请参阅：

	https://rust.docs.kernel.org/kernel/error/type.Result.html#error-codes-in-c-and-rust

``#[test]`` 测试
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此外，还有 ``#[test]`` 测试。与文档测试类似，这些测试与用户空间中的测试方式也非常相近，并且同样会映射到 KUnit。

这些测试通过 ``kunit_tests`` 过程宏引入，该宏将测试套件的名称作为参数。

每个测试套件都应该由 ``rust/kernel/Kconfig.test`` 中的 Kconfig 选项保护。

例如，假设想要测试前面文档测试示例中的函数 ``f``，我们可以在定义该函数的同一文件中编写：

.. code-block:: rust

	#[cfg(CONFIG_RUST_MYMOD_KUNIT_TEST)]
	#[kunit_tests(rust_kernel_mymod)]
	mod tests {
	    use super::*;

	    #[test]
	    fn test_f() {
	        assert_eq!(f(10, 20), 30);
	    }
	}

如果我们执行这段代码，内核日志会显示::

	    KTAP version 1
	    # Subtest: rust_kernel_mymod
	    # speed: normal
	    1..1
	    # test_f.speed: normal
	    ok 1 test_f
	ok 1 rust_kernel_mymod

与文档测试类似， ``assert!`` 和 ``assert_eq!`` 宏被映射回 KUnit 并且不会发生 panic。
同样，支持 `? <https://doc.rust-lang.org/reference/expressions/operator-expr.html#the-question-mark-operator>`_ 运算符，
测试函数可以什么都不返回（单元类型 ``()``）或 ``Result`` （任何 ``Result<T, E>``）。例如：

.. code-block:: rust

	#[cfg(CONFIG_RUST_MYMOD_KUNIT_TEST)]
	#[kunit_tests(rust_kernel_mymod)]
	mod tests {
	    use super::*;

	    #[test]
	    fn test_g() -> Result {
	        let x = g()?;
	        assert_eq!(x, 30);
	        Ok(())
	    }
	}

如果我们运行测试并且调用 ``g`` 失败，那么内核日志会显示::

	    KTAP version 1
	    # Subtest: rust_kernel_mymod
	    # speed: normal
	    1..1
	    # test_g: ASSERTION FAILED at rust/kernel/lib.rs:335
	    Expected is_test_result_ok(test_g()) to be true, but is false
	    # test_g.speed: normal
	    not ok 1 test_g
	not ok 1 rust_kernel_mymod

如果 ``#[test]`` 测试可以对用户起到示例作用，那就应该改用文档测试。
即使是 API 的边界情况，例如错误或边界问题，放在示例中展示也同样有价值。

``rusttest`` 宿主机测试
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这类测试运行在用户空间，可以通过 ``rusttest`` 目标在构建内核的宿主机中编译并运行::

	make LLVM=1 rusttest

当前操作需要内核 ``.config``。

目前，它们主要用于测试 ``macros`` crate 的示例。

Kselftests
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Kselftests 可以在 ``tools/testing/selftests/rust`` 文件夹中找到。

测试所需的内核配置选项列在 ``tools/testing/selftests/rust/config`` 文件中，
可以借助 ``merge_config.sh`` 脚本合并到现有配置中::

	./scripts/kconfig/merge_config.sh .config tools/testing/selftests/rust/config

Kselftests 会在内核源码树中构建，以便在运行相同版本内核的系统上执行测试。

一旦安装并启动了与源码树匹配的内核，测试即可通过以下命令编译并执行::

	make TARGETS="rust" kselftest

请参阅 Documentation/dev-tools/kselftest.rst 文档以获取更多信息。