使用 biosbits 测试 ACPI/SMBIOS

简介

Biosbits 由 Josh Triplett 编写，可从 https://biosbits.org/ 下载， 源码位于 GitHub。 它不经过操作系统，直接通过 ACPICA BIOS 解释器执行 ACPI、SMBIOS 表等组件。 ACPICA 是 Intel 编写的免费 C 库，位于 https://acpica.org/ ，已包含在 biosbits 中。 Biosbits 将 Python 与 GRUB 集成，测试可以用 Python 编写， 而无需使用 GRUB 原生的类 Bash 脚本语言。

相比通过操作系统间接发现 BIOS 问题，在物理机或虚拟机中直接测试有多项优势。 操作系统通常会绕过 BIOS 问题，将其隐藏起来； 尽量接近运行中的 BIOS，避免复杂操作系统介入，可以更精确地控制测试内容和方式。 另外，测试 ACPI、SMBIOS 等需要最高硬件特权级，例如 x86 的 ring 0。 普通程序处于 ring 3，而操作系统运行在 ring 0，因此往往必须修改操作系统才能测试， 并非所有场景都允许这样做。 最后，测试框架和用例适合用 Python 等高层语言编写， 而系统及模块通常使用 C 和汇编，用这些低层语言编写测试更繁琐。 这些原因使 biosbits 很适合 BIOS 测试。 开发动机与实际用途见 2011 年 Plumbers 演讲 和 2012 年 Linux.conf.au 演讲。

QEMU 在 gitlab 维护 biosbits 分支及其依赖子模块， 包含大量修复、较新的 ACPICA，以及运行 QEMU 功能测试所需的修改。 本文作者目前维护该分支，更多介绍见 作者的 FOSDEM 演讲。

测试框架说明

tests/functional/test_acpi_bits.py 是驱动整个流程的 QEMU 功能测试。

以下介绍相关文件，以 tests/functional 为根目录：

├── acpi-bits
│ ├── bits-config
│ │ └── bits-cfg.txt
│ ├── bits-tests
│   ├── smbios.py2
│   ├── testacpi.py2
│   └── testcpuid.py2
├── test_acpi_bits.py

  • tests/functional：

    test_acpi_bits.py： 主 Python 脚本，生成 biosbits ISO，使用它启动 QEMU 虚拟机， 收集日志并报告失败。如果要改进日志解析，或修改 QEMU 启动命令行，应编辑此文件。 一般测试作者无需修改它，除非需要调整日志解析。 设置 V=1 可启用详细模式，失败时输出完整 biosbits 日志及更多信息。 设置 BITS_DEBUG=1 可启用调试模式，显示详细日志并保留临时工作目录， 便于检查和手动执行具体命令。

    在 QEMU 构建目录中，假设源码位于 ..，执行：

    $ export PYTHONPATH=../python:../tests/functional
$ export QEMU_TEST_QEMU_BINARY=$PWD/qemu-system-x86_64
$ python3 ../tests/functional/test_acpi_bits.py

    这会运行全部 acpi-bits 功能测试，并输出 TAP 格式结果。

    查看 tests/functional/x86_64/test_acpi_bits.*/ 中的日志了解运行情况或排查问题。 设置 V=1 会在日志中加入更多诊断信息。

  • tests/functional/acpi-bits/bits-config：

    保存决定 biosbits 如何运行测试的配置。

    bits-config.txt： 指定 bits 执行哪些测试或操作，选项说明位于文件内。

  • tests/functional/acpi-bits/bits-tests：

    保存将在虚拟机 biosbits 环境中执行的 Python 测试。 可以向相应文件添加用例，例如在 testacpi.py2 中加入 ACPI 测试， 并调用 testsuite.add_test() 注册。

    有时需要禁用部分子测试，或引入此目录尚未包含的套件。 此时请克隆 https://gitlab.com/qemu-project/biosbits-bits/-/tree/qemu-bits 。 必须使用包含 QEMU 专用改进的 qemu-bits 分支，而不是 bits 分支。 将需要修改的套件或脚本从源码的 python 目录复制到此处。 例如，修改 CPUID 测试时，复制 https://gitlab.com/qemu-project/biosbits-bits/-/blob/qemu-bits/python/testcpuid.py ， 并将扩展名改为 .py2，然后进行修改。具体步骤为：

    1. 从 bits 源码复制未修改的测试脚本。

    2. 添加 SPDX 许可证头。

    3. 修改测试。

    建议分别提交，以清楚区分原脚本和本项目修改；(a) 与 (b) 有时可以合并。

    框架随后会自动使用修改后的脚本，无需其他改动。 请检查日志，确认修改已经生效。

    .py2 扩展名表示：

    1. 脚本基于 Python 2.7，而非 Python 3。

    2. 脚本在 biosbits 虚拟机内执行，不纳入 QEMU 构建及测试 Python 脚本的维护和依赖解析。

    3. 避免运行测试时被框架意外加载。

作者：Ani Sinha <anisinha@redhat.com>