linux中Packetdrill如何使用
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1. Packetdrill 编译与安装
源码链接 https://github.com/google/packetdrill.git
源码编译 注释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为按Packetdrill语法编写的测试脚本。
成功:无输出,表示脚本正确,一切都符合预期。
失败:指出脚本的错误地方,以及原因。
2. Packetdrill 执行自带测试用例
开启tcpdump -i any tcp port 8080抓包便于分析
这里测试快速重传,测试环境centos7.2。
简单说明< 表示输入,packetdrill会构造一个真实的数据包。>表示预期协议栈会响应的数据包。(这个包不是由packetdrill构造的,而是由协议栈发出的。)
// 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+0 > S. 0:0(0) ack 1 <...> +.1 < . 1:1(0) ack 1 win 257 +0 accept(3, ..., ...) = 4 //系统调用,让协议栈发出100个字节 // Send 1 data segment and get an ACK, so cwnd is now 4. +0 write(4, ..., 1000) = 1000 //预期协议栈会发出psh,ack,实际上发出了ack1 //+0 > P. 1:1001(1000) ack 2 //向协议栈注入 ack +.1 < . 1:1(0) ack 1001 win 257 // Write 4 data segments. //系统调用,让协议栈发出4000个字节 +0 write(4, ..., 4000) = 4000 //预期协议栈会发出psh,ack,实际上发出了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. //向协议栈连续发出三个ack +.1 < . 1:1(0) ack 1001 win 257 +0 < . 1:1(0) ack 1001 win 257 +0 < . 1:1(0) ack 1001 win 257 // We've received 3 duplicate ACKs, so we do a fast retransmit. //预期协议栈会发出一次快速重传 Seq 1001:2001,ack 1 //+0 > . 1001:2001(1000) ack 1 // Receiver ACKs all data. //向协议栈ack,响应所有报文的ack。 +.1 < . 1:1(0) ack 6001 win 257 4. 将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:如果执行packetdrill自带的用例出错,一般是协议栈发出的包没有达到预期的包,先将预期>那部分干掉,然后再执行测试用例,然后通过抓包分析预期结果。通常是因为三次握手mss 的限制]
执行: ../../../packetdrill fr-4pkt-sack-linux.pkt,无出错。
抓包可以看到一下结果:三次重复ack,则实施快速重传。达到预期效果。
// 自己构造包实现三次重复的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 // 协议栈发起快速重传。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 解读自带测试用例说明
这里主要说明packetdrill的基本语法。
脚本中可以包含四种语句:数据包、系统调用、shell命令、python语句。
每条语句都必须以时间戳开头,指明它的执行时间。
Packets
数据包分为:输入的数据包、输出的数据包,格式类似于tcpdump的,
支持TCP、UDP、ICMP,以及TCP的大部分选项。
输入数据包(<表示输入):packetdrill会构造一个真实的数据包,然后注入协议栈。
例子:
0.100 < S 0:0(0) win 327920.250 < [1:1461(1460)] icmp unreachable frag_needed mtu 1200
输出数据包(>表示输出):packetdrill会检查协议栈是不是真的发出了这样一个包。
+0 > udp (1472)
System Calls
系统调用的格式类似于strace。
对于每个系统调用,packetdrill会在指定的时间给予执行,并检查返回值是否和预期的一样。系统调用的主要是应用于场景构造,已经非测试端的数据发送和接收。
常见的系统调用例子:
系统调用
connect(3, ..., ...) = -1 EINPROGRESS (Operation now in progress) //客户端连接服务器 getsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_ERROR, [0], [4]) = 0 //获取scoketopt fcntl(3, F_SETFL, O_RDWR) = 0 //Fcntl设置 ioctl(4, SIOCINQ, [1000]) = 0 //Ioctl设置 read(3, ..., 1024) = 785 //读取数据 write(3, ..., 57) = 57 //写入数据 close(3) = 0 //关闭连接 socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3 //Tcp socket setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0 //设置地址复用 bind(3, ..., ...) = 0 //绑定端口 listen(3, 1) = 0 //监听端口 accept(3, ..., ...) = 4 //接受连接
shell脚本用法
常见用法是用shell脚本设置内核参数或者调用shell命令统计tcp信息。设置
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脚本的用法
常见用法是使用python的assert断言tcp_info的里面的信息,是否符合预期。
例子:
0.310 %{ assert tcpi_reordering == 3 assert tcpi_unacked == 10 assert tcpi_sacked == 6 assert tcpi_ca_state == TCP_CA_Recovery }%
时间戳
每条语句都必须以时间戳开头,指明它的执行时间,或者预期事件的发生时间。测试case有可能是timing的问题导致测试case无法通过。
时间戳可以使用多种格式:
Absolute(绝对时间):0.75 Relative(相对时间):+0.2 Wildcard(任意时间):* Range(绝对时间区间):0.750~0.900 Relative Range(相对时间区间):+0.1~+0.2 Loose(允许误差值):--tolerance_usecs=800 Blocking(阻塞时间区间):0.750...0.900
如果在规定的时间戳,对应的事件并没有发生就会报错,并告知该事件的实际发生时间。
+1.0 > S. 0:0(0) ack 1
预期在1s以后TCP应该发送一个SYNACK包。
在实际的使用中,一般指定–tolerance_usecs=405000,也就是允许4ms的时间误差。
4. Packetdrill 实现基本场景构造测试
场景的场景构造是客户端场景或者是服务器场景。具体包怎么构造,具体看packetdrill的自带的测试用例。
1.服务端场景
构造服务器端场景:数据包输入端是客户端。数据包输出端是系统调用,充当服务端。
// 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 327920.100 > S. 0:0(0) ack 1 0.200 < . 1:1(0) ack 1 win 257 //服务器端调用系统调用,预期发出2段数据包。 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.客户端场景构造
构造服务器端场景:数据包输入端是服务端。数据包输出端是系统调用,充当客户端。
// 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)0.200 < S. 0:0(0) ack 1 win 5792 0.200 > . 1:1(0) ack 1 //客户端调用系统调用,预期发出http请求。 // Send the HTTP request. 0.200 write(3, ..., 57) = 57 0.200 > P. 1:58(57) ack 1 0.300 < . 1:1(0) ack 58 win 92
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