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Regoのデバッグ (trace/print)

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この記事はOPA/Regoアドベントカレンダーの14日目です。

Regoは宣言型の記述言語であり、近年メジャーな手続き型言語と考え方がいささか異なります。そのためどのように動作するかを慎重に確認しながらポリシーを書くという状況が多くなりがちです。筆者もまだRegoを書き始めて日が浅いのですが、今回の記事ではデバッグに使える機能である traceprint について紹介したいと思います。

trace

もともとRegoでは組み込みの trace 関数をつかって、どのように評価がされたのかを検証するというデバッグ方法がありました。具体的な使用例を以下に示します。

package debugging

servers := [
    {
        "name": "blue",
        "addr": "10.0.1.2",
        "port": [21, 22, 80],
    },
    {
        "name": "orange",
        "addr": "10.0.1.3",
        "port": [22, 5432],
    },
]

trace_example {
    server := servers[x]
    trace(sprintf("index:%d", [x]))

    is_ssh_port(server.port[_])
    is_orange(server.name)
}

is_ssh_port(p) {
    trace(sprintf("port=%d", [p]))
    p == 22
}

is_orange(n) {
    trace(sprintf("name=%s", [n]))
    n == "orange"
}

このポリシーに対して、以下のようにコマンドを実行すると結果が表示されます。

$ opa eval --explain=notes --format=pretty -b . data
query:1           Enter data = _
debug.rego:16     | Enter data.debugging.trace_example
debug.rego:18     | | Note "index:0"
debug.rego:24     | | Enter data.debugging.is_ssh_port
debug.rego:28     | | | Enter data.debugging.is_ssh_port2
debug.rego:29     | | | | Note "port=22"
debug.rego:18     | | Note "index:1"
debug.rego:33     | | Enter data.debugging.is_orange
debug.rego:34     | | | Note "name=orange"

(以下割愛)

順番に確認していきましょう。まず最初の

query:1           Enter data = _

はクエリから呼び出された data を示しています。これを呼び出すことでbasic/virtual documentがそれぞれ評価されます。

debug.rego:16     | Enter data.debugging.trace_example
debug.rego:18     | | Note "index:0"

まず最初のイテレーションです。 trace(sprintf("index:%d", [x])) とすることで servers 配列のどの要素を検査しているのかを確認できます。ここでは最初の

    {
        "name": "blue",
        "addr": "10.0.1.2",
        "port": [21, 22, 80],
    },

を検査していることになります。次に、

debug.rego:24     | | Enter data.debugging.is_ssh_port
debug.rego:28     | | | Enter data.debugging.is_ssh_port2
debug.rego:29     | | | | Note "port=22"

となっており、 is_ssh_port のルールに突入していることがわかります。 is_ssh_port 内では trace(sprintf("port=%d", [p])) という命令によってマッチしたポート番号が表示されます。

ここで注意するべき点として、trace 関数は そのルール内の条件がすべて成立したときだけしか発火しません。そのため、22 より前に検査されているであろう 21 がここには表示されていません。これは次の行にも現れており、 is_ssh_port を突破したはずの1つ目の要素では is_orange のチェックをうけていないように見えますが、これも is_orange の結果が偽になるため表示されていない、というわけです。

一方、2番目の要素は

debug.rego:18     | | Note "index:1"
debug.rego:33     | | Enter data.debugging.is_orange
debug.rego:34     | | | Note "name=orange"

となっており、 is_orange が確認されて、最終的な結果が true になっています。

print

このように trace 関数を使うことで、一通りの流れや要所での変数の値を確認するという機能は実現できるのですが、実用上いくらか課題があったようでした。

  • 値が出力されるのがルールが成立したときのみであり、直感に反する
  • trace は単一の文字列型しか受け付けておらず、例えば変数を確認したい場合は sprintf 関数を使わねばならず煩わしい。sprintfも多言語と若干フォーマットが異なる(引数が文字列+配列)のもよく間違える[1]
  • trace の結果を見るためには --explain=notes というオプションを付ける必要がある(CLI)が、初学者だとこれを把握しづらい

そのような背景から[2] v0.34.0[3]から新たに print 関数が導入されました。print関数はよりシンプルにデバッグメッセージを記述できるようになっています。以下は先程のルールの部分を print で書き直したものです。

trace_example {
    server := servers[x]
    print("index:", x)

    is_ssh_port(server.port[_])
    is_orange(server.name)
}

is_ssh_port(p) {
    print("port=", p)
    p == 22
}

is_orange(n) {
    print("name=", n)
    n == "orange"
}

print は任意個の引数を受付け、なおかつ変数の型を気にせずよしなに表示してくれるためシンプルに記述できるようになりました。また、出力のタイミングもtraceとは異なります。

% opa eval -b . data
index: 0
port= 21
port= 22
name= blue
port= 80
index: 1
name= orange
port= 5432

(以下割愛)

ルールが成立したときだけではなく、print 関数に差し掛かったタイミングで値がすべて[4]出力されるようになっています。これで「どの値が投入されたか?」という調査を直感的にできるようになりました。

traceとprintの使い分け

似たような traceprint という2つの機能ですが、いくらか差分はあり状況によって使い分けられると考えています。筆者が現状で考える棲み分けは以下のとおりです。

  • print デバッグ時のみ使い、デバッグが終わったら消す:記述が非常に容易になっている点から、デバッグ作業時にスッと差し込んで値を確認する目的が良いと考えられます。一方、printはオプションなどで出力の制御ができず常に出力され続けます。本番環境などで不必要にログを吐き出すことになってしまうため、そのユースケースでは trace の方が適切だと考えます
  • trace 本番環境などで一時的にログを出力したい備えとして使う: trace--explain オプションで指定しないと出力されないため、必要に応じて出力を制御することができます。本番環境などで一時的にログを出力したいなどの状況で便利です。また、出力内容も print に比べ、どのルール内で評価されたかなどの情報も併せて出力されるため、実行環境に触れないような状況のログをとるのに適しています。

まとめ

OPA/Regoはまだ進化中であり、デバッグなどのエコシステムが十全に整っている状況かと言うとまだ発展の余地はあるかもしれません。だからこそ実際に利用し、改善に貢献していけるといいのではないかなというように個人的に考えています。

脚注
  1. これは筆者の感想です ↩︎

  2. print 関数導入に関する議論は https://github.com/open-policy-agent/opa/issues/3319 にあります ↩︎

  3. リリースが2021年10月末なので本当に最近使えるようになった機能のようです。 ↩︎

  4. 2つ目の要素の 22 も表示されるように思えるのですが、OPAは一度 true などの値を返した関数やルール+値の組み合わせをキャッシュして再度呼ばないようにしているようです。これは同じ結果を再度計算しないで計算コストを下げるメモ化再帰的な戦略をとっているものと思われます。 ↩︎

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