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[i3/i3] / docs / testsuite
index b3b76c745454879217e0351a8fbe7718d780b2d3..b535e7c141ca994b9f453771097868e9150c8104 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 i3 testsuite
 ============
-Michael Stapelberg <michael+i3@stapelberg.de>
-September 2011
+Michael Stapelberg <michael@i3wm.org>
+September 2012
 
 This document explains how the i3 testsuite works, how to use it and extend it.
 It is targeted at developers who not necessarily have been doing testing before
@@ -33,6 +33,19 @@ able to easily test if the feature is working correctly. Many developers will
 test manually if everything works. Having a testcase not only helps you with
 that, but it will also be useful for every future change.
 
+== Relevant documentation
+
+Apart from this document, you should also have a look at:
+
+1. The "Modern Perl" book, which can be found at
+   http://onyxneon.com/books/modern_perl/modern_perl_a4.pdf
+2. The latest Perl documentation of the "i3test" (general testcase setup) and
+   "i3test::Test" (additional test instructions) modules:
+   https://build.i3wm.org/docs/lib-i3test.html respectively
+   https://build.i3wm.org/docs/lib-i3test-test.html
+3. The latest documentation on i3’s IPC interface:
+   https://build.i3wm.org/docs/ipc.html
+
 == Implementation
 
 For several reasons, the i3 testsuite has been implemented in Perl:
@@ -45,9 +58,49 @@ For several reasons, the i3 testsuite has been implemented in Perl:
 
 2. Perl is widely available and has a well-working package infrastructure.
 3. The author is familiar with Perl :).
+4. It is a good idea to use a different language for the tests than the
+   implementation itself.
 
 Please do not start programming language flamewars at this point.
 
+=== Installing the dependencies
+
+As usual with Perl programs, the testsuite ships with a +Makefile.PL+.
+This file specifies which Perl modules the testsuite depends on and can be used
+to install all of them.
+
+Perl modules are distributed via CPAN, and there is the official, standard CPAN
+client, simply called +cpan+. It comes with every Perl installation and can be
+used to install the testsuite. Many users prefer to use the more modern
++cpanminus+ instead, though (because it asks no questions and just works):
+
+The tests additionally require +Xephyr(1)+ to run a nested X server. Install
++xserver-xephyr+ on Debian or +xorg-server-xephyr+ on Arch Linux.
+
+.Installing testsuite dependencies using cpanminus (preferred)
+--------------------------------------------------------------------------------
+$ cd ~/i3/testcases
+$ sudo apt-get install cpanminus
+$ sudo cpanm .
+$ cd ~/i3/AnyEvent-I3
+$ sudo cpanm Module::Install
+$ sudo cpanm .
+--------------------------------------------------------------------------------
+
+If you don’t want to use cpanminus for some reason, the same works with cpan:
+
+.Installing testsuite dependencies using cpan
+--------------------------------------------------------------------------------
+$ cd ~/i3/testcases
+$ sudo cpan .
+$ cd ~/i3/AnyEvent-I3
+$ sudo cpan Module::Install
+$ sudo cpan .
+--------------------------------------------------------------------------------
+
+In case you don’t have root permissions, you can also install into your home
+directory, see https://michael.stapelberg.de/cpan/
+
 === Mechanisms
 
 ==== Script: complete-run
@@ -56,28 +109,35 @@ The testcases are run by a script called +complete-run.pl+. It runs all
 testcases by default, but you can be more specific and let it only run one or
 more testcases. Also, it takes care of starting up a separate instance of i3
 with an appropriate configuration file and creates a folder for each run
-containing the appropriate i3 logfile for each testcase.  The latest folder can
-always be found under the symlink +latest/+. It is recommended that you run the
-tests on one or more separate X server instances (you can only start one window
-manager per X session), for example using the provided Xdummy script.
-+complete-run.pl+ takes one or more X11 display specifications and parallelizes
-the testcases appropriately:
-
-.Example invocation of complete-run.pl+
+containing the appropriate i3 logfile for each testcase. The latest folder can
+always be found under the symlink +latest/+. Unless told differently, it will
+run the tests on a separate X server instance (using Xephyr).
+
+Xephyr will open a window where you can inspect the running test. By default,
+tests are run under Xvfb.
+
+.Example invocation of +complete-run.pl+
 ---------------------------------------
-$ cd ~/i3/testcases
+$ cd ~/i3
+
+$ autoreconf -fi
 
-# start two dummy X11 instances in the background
-$ ./Xdummy :1 &
-$ ./Xdummy :2 &
+$ mkdir -p build && cd build
 
-$ ./complete-run.pl -d :1,:2
+$ ../configure
+
+$ make -j8
+# output omitted because it is very long
+
+$ cd testcases
+
+$ ./complete-run.pl
 # output omitted because it is very long
 All tests successful.
 Files=78, Tests=734, 27 wallclock secs ( 0.38 usr  0.48 sys + 17.65 cusr  3.21 csys = 21.72 CPU)
 Result: PASS
 
-$ ./complete-run.pl -d :1 t/04-floating.t
+$ ./complete-run.pl t/04-floating.t
 [:3] i3 startup: took 0.07s, status = 1
 [:3] Running t/04-floating.t with logfile testsuite-2011-09-24-16-06-04-4.0.2-226-g1eb011a/i3-log-for-04-floating.t
 [:3] t/04-floating.t finished
@@ -106,6 +166,71 @@ Result: PASS
 $ less latest/i3-log-for-04-floating.t
 ----------------------------------------
 
+If your attempt to run the tests with a bare call to ./complete-run.pl fails, try this:
+
+---------------------------------------------------
+$ ./complete-run.pl --parallel=1 --keep-xserver-output
+---------------------------------------------------
+
+This will show the output of Xephyr, which is the X server implementation we
+use for testing.
+
+===== make command: +make check+
+Make check runs the i3 testsuite.
+You can still use ./testcases/complete-run.pl to get the interactive progress output.
+
+.Example invocation of +make check+
+---------------------------------------
+$ cd ~/i3
+
+$ autoreconf -fi
+
+$ mkdir -p build && cd build
+
+$ ../configure
+
+$ make -j8
+# output omitted because it is very long
+
+$ make check
+# output omitted because it is very long
+PASS: testcases/complete-run.pl
+============================================================================
+Testsuite summary for i3 4.13
+============================================================================
+# TOTAL: 1
+# PASS:  1
+# SKIP:  0
+# XFAIL: 0
+# FAIL:  0
+# XPASS: 0
+# ERROR: 0
+============================================================================
+
+$ less test-suite.log
+----------------------------------------
+
+==== Coverage testing
+
+Coverage testing is possible with +lcov+, the front-end for GCC's coverage
+testing tool +gcov+. The testcases can generate a nice html report that tells
+you which functions and lines were covered during a run of the tests. You can
+use this tool to judge how effective your tests are.
+
+To use test coverage tools, first compile with coverage enabled.
+
+---------------------------------------------------
+COVERAGE=1 make
+---------------------------------------------------
+
+Then run the tests with the +--coverage-testing+ flag.
+
+---------------------------------------------------
+./complete-run.pl --coverage-testing
+---------------------------------------------------
+
+Then open +latest/i3-coverage/index.html+ in your web browser.
+
 ==== IPC interface
 
 The testsuite makes extensive use of the IPC (Inter-Process Communication)
@@ -113,7 +238,7 @@ interface which i3 provides. It is used for the startup process of i3, for
 terminating it cleanly and (most importantly) for modifying and getting the
 current state (layout tree).
 
-See [http://i3wm.org/docs/ipc.html] for documentation on the IPC interface.
+See [https://i3wm.org/docs/ipc.html] for documentation on the IPC interface.
 
 ==== X11::XCB
 
@@ -121,23 +246,26 @@ In order to open new windows, change attributes, get events, etc., the
 testsuite uses X11::XCB, a new (and quite specific to i3 at the moment) Perl
 module which uses the XCB protocol description to generate Perl bindings to
 X11. They work in a very similar way to libxcb (which i3 uses) and provide
-relatively high-level interfaces (objects such as +X11::XCB::Window+) aswell as
+relatively high-level interfaces (objects such as +X11::XCB::Window+) as well as
 access to the low-level interface, which is very useful when testing a window
 manager.
 
 === Filesystem structure
 
 In the git root of i3, the testcases live in the folder +testcases+. This
-folder contains the +complete-run.pl+ and +Xdummy+ scripts and a base
-configuration file which will be used for the tests. The different testcases
-(their file extension is .t, not .pl) themselves can be found in the
-conventionally named subfolder +t+:
+folder contains the +complete-run.pl+ and a base configuration file which will
+be used for the tests. The different testcases (their file extension is .t, not
+.pl) themselves can be found in the conventionally named subfolder +t+:
 
 .Filesystem structure
 --------------------------------------------
 ├── testcases
 │   ├── complete-run.pl
 │   ├── i3-test.config
+│   ├── lib
+│   │   ├── i3test.pm
+│   │   ├── SocketActivation.pm
+│   │   └── StartXDummy.pm
 │   ├── t
 │   │   ├── 00-load.t
 │   │   ├── 01-tile.t
@@ -145,10 +273,7 @@ conventionally named subfolder +t+:
 │   │   ├── ...
 │   │   ├── omitted for brevity
 │   │   ├── ...
-│   │   ├── 74-regress-focus-toggle.t
-│   │   └── lib
-│   │       └── i3test.pm
-│   └── Xdummy
+│   │   └── 74-regress-focus-toggle.t
 --------------------------------------------
 
 == Anatomy of a testcase
@@ -375,7 +500,7 @@ cmd 'focus left';
 is($x->input_focus, $left->id, 'left window focused');
 ----------
 
-However, the test fails. Sometimes. Apparantly, there is a race condition in
+However, the test fails. Sometimes. Apparently, there is a race condition in
 your test. If you think about it, this is because you are using two different
 pieces of software: You tell i3 to update focus, i3 confirms that, and then you
 ask X11 to give you the current focus. There is a certain time i3 needs to
@@ -449,3 +574,97 @@ request. You should use a random value in +data[1]+ and check that you received
 the same one when getting the reply.
 
 == Appendix B: Socket activation
+
+Socket activation is a mechanism which was made popular by systemd, an init
+replacement. It basically describes creating a listening socket before starting
+a program.  systemd will invoke the program only when an actual connection to
+the socket is made, hence the term socket activation.
+
+The interesting part of this (in the i3 context) is that you can very precisely
+detect when the program is ready (finished its initialization).
+
+=== Preparing the listening socket
+
++complete-run.pl+ will create a listening UNIX socket which it will then pass
+to i3. This socket will be used by i3 as an additional IPC socket, just like
+the one it will create on its own. Passing the socket happens implicitly
+because children will inherit the parent’s sockets when fork()ing and sockets
+will continue to exist after an exec() call (unless CLOEXEC is set of course).
+
+The only explicit things +complete-run.pl+ has to do is setting the +LISTEN_FDS+
+environment variable to the number of sockets which exist (1 in our case) and
+setting the +LISTEN_PID+ environment variable to the current process ID. Both
+variables are necessary so that the program (i3) knows how many sockets it
+should use and if the environment variable is actually intended for it. i3 will
+then start looking for sockets at file descriptor 3 (since 0, 1 and 2 are used
+for stdin, stdout and stderr, respectively).
+
+The actual Perl code which sets up the socket, fork()s, makes sure the socket
+has file descriptor 3 and sets up the environment variables follows (shortened
+a bit):
+
+
+.Setup socket and environment
+-----------------------------
+my $socket = IO::Socket::UNIX->new(
+    Listen => 1,
+    Local => $args{unix_socket_path},
+);
+
+my $pid = fork;
+if ($pid == 0) {
+    $ENV{LISTEN_PID} = $$;
+    $ENV{LISTEN_FDS} = 1;
+
+    # Only pass file descriptors 0 (stdin), 1 (stdout),
+    # 2 (stderr) and 3 (socket) to the child.
+    $^F = 3;
+
+    # If the socket does not use file descriptor 3 by chance
+    # already, we close fd 3 and dup2() the socket to 3.
+    if (fileno($socket) != 3) {
+        POSIX::close(3);
+        POSIX::dup2(fileno($socket), 3);
+    }
+
+    exec "/usr/bin/i3";
+}
+-----------------------------
+
+=== Waiting for a reply
+
+In the parent process, we want to know when i3 is ready to answer our IPC
+requests and handle our windows. Therefore, after forking, we immediately close
+the listening socket (i3 will handle this side of the socket) and connect to it
+(remember, we are talking about a named UNIX socket) as a client. This connect
+call will immediately succeed because the kernel buffers it. Then, we send a
+request (of type GET_TREE, but that is not really relevant). Writing data to
+the socket will also succeed immediately because, again, the kernel buffers it
+(only up to a certain amount of data of course).
+
+Afterwards, we just blockingly wait until we get an answer. In the child
+process, i3 will setup the listening socket in its event loop. Immediately
+after actually starting the event loop, it will notice a new client connecting
+(the parent process) and handle its request. Since all initialization has been
+completed successfully by the time the event loop is entered, we can now assume
+that i3 is ready.
+
+=== Timing and conclusion
+
+A beautiful feature of this mechanism is that it does not depend on timing. It
+does not matter when the child process gets CPU time or when the parent process
+gets CPU time. On heavily loaded machines (or machines with multiple CPUs,
+cores or unreliable schedulers), this makes waiting for i3 much more robust.
+
+Before using socket activation, we typically used a +sleep(1)+ and hoped that
+i3 was initialized by that time. Of course, this breaks on some (slow)
+computers and wastes a lot of time on faster computers. By using socket
+activation, we decreased the total amount of time necessary to run all tests
+(72 files at the time of writing) from > 100 seconds to 16 seconds. This makes
+it significantly more attractive to run the test suite more often (or at all)
+during development.
+
+An alternative approach to using socket activation is polling for the existence
+of the IPC socket and connecting to it. While this might be slightly easier to
+implement, it wastes CPU time and is considerably uglier than this solution
+:). After all, +lib/SocketActivation.pm+ contains only 54 SLOC.