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Packetdrill的簡明使用手冊
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1. Packetdrill 編譯與安裝

  1. 源碼鏈接 https://github.com/google/packetdrill.git
  2. 源碼編譯 注釋netdev.c
/* Set the offload flags to be like a typical ethernet device */
static void set_device_offload_flags(struct local_netdev *netdev)
{
#ifdef linux
// const u32 offload =
//   TUN_F_CSUM | TUN_F_TSO4 | TUN_F_TSO6 | TUN_F_TSO_ECN | TUN_F_UFO;
// if (ioctl(netdev->tun_fd, TUNSETOFFLOAD, offload) != 0)
//   die_perror("TUNSETOFFLOAD");
#endif
}

./configure && make

使用方法

./packetdrill test.pkt

test.pkt為按Packetdrill語法編寫的測試腳本。

成功：無輸出，表示腳本正確，一切都符合預(yù)期。

失?。褐赋瞿_本的錯誤地方，以及原因。

2. Packetdrill 執(zhí)行自帶測試用例

  1. 開啟tcpdump -i any tcp port 8080抓包便于分析
  2. 這里測試快速重傳，測試環(huán)境centos7.2。
  3. 簡單說明< 表示輸入，packetdrill會構(gòu)造一個真實的數(shù)據(jù)包。>表示預(yù)期協(xié)議棧會響應(yīng)的數(shù)據(jù)包。（這個包不是由packetdrill構(gòu)造的，而是由協(xié)議棧發(fā)出的。）
// Test fast retransmit with 4 packets outstanding, receiver sending SACKs.
// In this variant the receiver supports SACK.
// Establish a connection.
0  socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3
+0 setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0
+0 bind(3, ..., ...) = 0
+0 listen(3, 1) = 0
//三次握手
+0 < S 0:0(0) win 32792 <mss 1000,sackOK,nop,nop,nop,wscale 7>
+0 > S. 0:0(0) ack 1 <...>
+.1 < . 1:1(0) ack 1 win 257
+0 accept(3, ..., ...) = 4
//系統(tǒng)調(diào)用，讓協(xié)議棧發(fā)出100個字節(jié)
// Send 1 data segment and get an ACK, so cwnd is now 4.
+0 write(4, ..., 1000) = 1000
//預(yù)期協(xié)議棧會發(fā)出psh,ack，實際上發(fā)出了ack1
//+0 > P. 1:1001(1000) ack 2
//向協(xié)議棧注入 ack
+.1 < . 1:1(0) ack 1001 win 257
// Write 4 data segments.
//系統(tǒng)調(diào)用，讓協(xié)議棧發(fā)出4000個字節(jié)
+0 write(4, ..., 4000) = 4000
//預(yù)期協(xié)議棧會發(fā)出psh，ack，實際上發(fā)出了seq 1001:2001, ack 1；seq 2001:3001, ack 1；seq 3001:4001, ack 1；[P.], seq 4001:5001, ack 1
//+0 > P. 1001:5001(4000) ack 1
// Get 3 SACKs.
//向協(xié)議棧連續(xù)發(fā)出三個ack
+.1 < . 1:1(0) ack 1001 win 257 <sack 2001:3001,nop,nop>
+0 < . 1:1(0) ack 1001 win 257 <sack 2001:4001,nop,nop>
+0 < . 1:1(0) ack 1001 win 257 <sack 2001:5001,nop,nop>
// We've received 3 duplicate ACKs, so we do a fast retransmit.
//預(yù)期協(xié)議棧會發(fā)出一次快速重傳 Seq 1001：2001，ack 1
//+0 > . 1001:2001(1000) ack 1
// Receiver ACKs all data.
//向協(xié)議棧ack，響應(yīng)所有報文的ack。
+.1 < . 1:1(0) ack 6001 win 257
4. 將fr-4pkt-sack-linux.pkt 中的修改如下。
+0 > P. 1:1001(1000) ack 2    +0 > P. 1:1001(1000) ack 1
//+0 > P. 1001:5001(4000) ack 1  
+0 > . 1001:2001(1000) ack 1
+0 > . 2001:3001(1000) ack 1
+0 > . 3001:4001(1000) ack 1
+0 > P. 4001:5001(1000) ack 1

[注解：如果執(zhí)行packetdrill自帶的用例出錯，一般是協(xié)議棧發(fā)出的包沒有達到預(yù)期的包，先將預(yù)期>那部分干掉，然后再執(zhí)行測試用例，然后通過抓包分析預(yù)期結(jié)果。通常是因為三次握手mss 的限制]

  1. 執(zhí)行： ../../../packetdrill fr-4pkt-sack-linux.pkt，無出錯。
  2. 抓包可以看到一下結(jié)果：三次重復(fù)ack，則實施快速重傳。達到預(yù)期效果。
// 自己構(gòu)造包實現(xiàn)三次重復(fù)的ack 1001.
07:57:36.469280 IP 192.0.2.1.36840 > TENCENT64.site.webcache: Flags [.], ack 1001, win 257, options [sack 1 {2001:3001},nop,nop], length 0
07:57:36.469836 IP 192.0.2.1.36840 > TENCENT64.site.webcache: Flags [.], ack 1001, win 257, options [sack 1 {2001:4001},nop,nop], length 0
07:57:36.470349 IP 192.0.2.1.36840 > TENCENT64.site.webcache: Flags [.], ack 1001, win 257, options [sack 1 {2001:5001},nop,nop], length 0
// 協(xié)議棧發(fā)起快速重傳。Seq 1001：2001，ack 1,1000
07:57:36.470376 IP TENCENT64.site.webcache > 192.0.2.1.36840: Flags [.], seq 1001:2001, ack 1, win 229, length 1000

3. Packetdrill 解讀自帶測試用例說明

這里主要說明packetdrill的基本語法。

腳本中可以包含四種語句：數(shù)據(jù)包、系統(tǒng)調(diào)用、shell命令、python語句。
每條語句都必須以時間戳開頭，指明它的執(zhí)行時間。

  • Packets

數(shù)據(jù)包分為：輸入的數(shù)據(jù)包、輸出的數(shù)據(jù)包，格式類似于tcpdump的，
支持TCP、UDP、ICMP，以及TCP的大部分選項。

輸入數(shù)據(jù)包(<表示輸入)：packetdrill會構(gòu)造一個真實的數(shù)據(jù)包，然后注入?yún)f(xié)議棧。

例子：

0.100 < S 0:0(0) win 32792 <mss 1000, nop, nop, sackOK, nop, wscale 7>
0.250 < [1:1461(1460)] icmp unreachable frag_needed mtu 1200

輸出數(shù)據(jù)包(>表示輸出)：packetdrill會檢查協(xié)議棧是不是真的發(fā)出了這樣一個包。

+0 > udp (1472)
  • System Calls

系統(tǒng)調(diào)用的格式類似于strace。
對于每個系統(tǒng)調(diào)用，packetdrill會在指定的時間給予執(zhí)行，并檢查返回值是否和預(yù)期的一樣。系統(tǒng)調(diào)用的主要是應(yīng)用于場景構(gòu)造，已經(jīng)非測試端的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。

常見的系統(tǒng)調(diào)用例子：
系統(tǒng)調(diào)用

connect(3, ..., ...) = -1 EINPROGRESS (Operation now in progress)  //客戶端連接服務(wù)器
getsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_ERROR, [0], [4]) = 0  //獲取scoketopt
fcntl(3, F_SETFL, O_RDWR) = 0  //Fcntl設(shè)置
ioctl(4, SIOCINQ, [1000]) = 0  //Ioctl設(shè)置
read(3, ..., 1024) = 785  //讀取數(shù)據(jù)
write(3, ..., 57) = 57 //寫入數(shù)據(jù)
close(3) = 0  //關(guān)閉連接
socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3  //Tcp socket
setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0 //設(shè)置地址復(fù)用
bind(3, ..., ...) = 0  //綁定端口
listen(3, 1) = 0  //監(jiān)聽端口
accept(3, ..., ...) = 4 //接受連接
  • shell腳本用法

常見用法是用shell腳本設(shè)置內(nèi)核參數(shù)或者調(diào)用shell命令統(tǒng)計tcp信息。設(shè)置

例子：

+0 `sysctl -q net.ipv4.tcp_timestamps=0`
+0 `ss -4 -n state SYN-RECV | grep 192.168.0.1:8080 > /dev/null`
  • python腳本的用法

常見用法是使用python的assert斷言tcp_info的里面的信息，是否符合預(yù)期。

例子：

0.310 %{
assert tcpi_reordering == 3
assert tcpi_unacked == 10
assert tcpi_sacked == 6
assert tcpi_ca_state == TCP_CA_Recovery
}%
  • 時間戳

每條語句都必須以時間戳開頭，指明它的執(zhí)行時間，或者預(yù)期事件的發(fā)生時間。測試case有可能是timing的問題導(dǎo)致測試case無法通過。

時間戳可以使用多種格式：

Absolute（絕對時間）：0.75
Relative（相對時間)：+0.2
Wildcard（任意時間)：*
Range（絕對時間區(qū)間)：0.750~0.900
Relative Range（相對時間區(qū)間）：+0.1~+0.2
Loose（允許誤差值）：--tolerance_usecs=800
Blocking（阻塞時間區(qū)間）：0.750...0.900

如果在規(guī)定的時間戳，對應(yīng)的事件并沒有發(fā)生就會報錯，并告知該事件的實際發(fā)生時間。

+1.0 > S. 0:0(0) ack 1 <mss 1460,nop,nop,sackOK,nop,wscale 6>

預(yù)期在1s以后TCP應(yīng)該發(fā)送一個SYNACK包。

在實際的使用中，一般指定–tolerance_usecs=405000，也就是允許4ms的時間誤差。

4. Packetdrill 實現(xiàn)基本場景構(gòu)造測試

場景的場景構(gòu)造是客戶端場景或者是服務(wù)器場景。具體包怎么構(gòu)造，具體看packetdrill的自帶的測試用例。

1.服務(wù)端場景

構(gòu)造服務(wù)器端場景：數(shù)據(jù)包輸入端是客戶端。數(shù)據(jù)包輸出端是系統(tǒng)調(diào)用，充當服務(wù)端。

// Establish a connection.
0.000 socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3
0.000 setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0
0.000 bind(3, ..., ...) = 0
0.000 listen(3, 1) = 0
0.000...0.200 accept(3, ..., ...) = 4
0.100 < S 0:0(0) win 32792 <mss 1000,nop,wscale 7>
0.100 > S. 0:0(0) ack 1 <mss 1460,nop,wscale 6>
0.200 < . 1:1(0) ack 1 win 257
//服務(wù)器端調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用，預(yù)期發(fā)出2段數(shù)據(jù)包。
0.300 write(4, ..., 2000) = 2000
//0.300 > P. 1:2001(2000) ack 1
0.300 > . 1:1001(1000) ack 1
0.300 > P. 1001:2001(1000) ack 1

1.客戶端場景構(gòu)造

構(gòu)造服務(wù)器端場景：數(shù)據(jù)包輸入端是服務(wù)端。數(shù)據(jù)包輸出端是系統(tǒng)調(diào)用,充當客戶端。

// Create a socket and set it to non-blocking.
0.000 socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3
0.000 fcntl(3, F_GETFL) = 0x2 (flags O_RDWR)
0.000 fcntl(3, F_SETFL, O_RDWR|O_NONBLOCK) = 0
// Establish connection and verify that there was no error.
0.100 connect(3, ..., ...) = -1 EINPROGRESS (Operation now in progress)
0.100 > S 0:0(0) <mss 1460,sackOK,TS val 100 ecr 0,nop,wscale 6>
0.200 < S. 0:0(0) ack 1 win 5792 <mss 1460,sackOK,TS val 700 ecr 100,nop,wscale 7>
0.200 > . 1:1(0) ack 1 <nop,nop,TS val 200 ecr 700>
//客戶端調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用，預(yù)期發(fā)出http請求。
// Send the HTTP request.
0.200 write(3, ..., 57) = 57
0.200 > P. 1:58(57) ack 1 <nop,nop,TS val 200 ecr 700>
0.300 < . 1:1(0) ack 58 win 92 <nop,nop,TS val 800 ecr 200>

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，謝謝大家對腳本之家的支持。如果你想了解更多相關(guān)內(nèi)容請查看下面相關(guān)鏈接

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