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Packetdrill的簡明使用手冊

1. Packetdrill 編譯與安裝

源碼鏈接 https://github.com/google/packetdrill.git
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，一切都符合預期。

失敗：指出腳本的錯誤地方，以及原因。

2. Packetdrill 執行自帶測試用例

開啟tcpdump -i any tcp port 8080抓包便于分析
這里測試快速重傳，測試環境centos7.2。
簡單說明< 表示輸入，packetdrill會構造一個真實的數據包。>表示預期協議棧會響應的數據包。（這個包不是由packetdrill構造的，而是由協議棧發出的。）

// 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
//系統調用，讓協議棧發出100個字節
// Send 1 data segment and get an ACK, so cwnd is now 4.
+0 write(4, ..., 1000) = 1000
//預期協議棧會發出psh,ack，實際上發出了ack1
//+0 > P. 1:1001(1000) ack 2
//向協議棧注入 ack
+.1 < . 1:1(0) ack 1001 win 257
// Write 4 data segments.
//系統調用，讓協議棧發出4000個字節
+0 write(4, ..., 4000) = 4000
//預期協議棧會發出psh，ack，實際上發出了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.
//向協議棧連續發出三個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.
//預期協議棧會發出一次快速重傳 Seq 1001：2001，ack 1
//+0 > . 1001:2001(1000) ack 1
// Receiver ACKs all data.
//向協議棧ack，響應所有報文的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：如果執行packetdrill自帶的用例出錯，一般是協議棧發出的包沒有達到預期的包，先將預期>那部分干掉，然后再執行測試用例，然后通過抓包分析預期結果。通常是因為三次握手mss 的限制]

執行： ../../../packetdrill fr-4pkt-sack-linux.pkt，無出錯。
抓包可以看到一下結果：三次重復ack，則實施快速重傳。達到預期效果。

// 自己構造包實現三次重復的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
// 協議棧發起快速重傳。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：數據包、系統調用、shell命令、python語句。
每條語句都必須以時間戳開頭，指明它的執行時間。

Packets

數據包分為：輸入的數據包、輸出的數據包，格式類似于tcpdump的，
支持TCP、UDP、ICMP，以及TCP的大部分選項。

輸入數據包(<表示輸入)：packetdrill會構造一個真實的數據包，然后注入協議棧。

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

輸出數據包(>表示輸出)：packetdrill會檢查協議棧是不是真的發出了這樣一個包。

+0 > udp (1472)

System Calls

系統調用的格式類似于strace。
對于每個系統調用，packetdrill會在指定的時間給予執行，并檢查返回值是否和預期的一樣。系統調用的主要是應用于場景構造，已經非測試端的數據發送和接收。

常見的系統調用例子：
系統調用

connect(3, ..., ...) = -1 EINPROGRESS (Operation now in progress)  //客戶端連接服務器
getsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_ERROR, [0], [4]) = 0  //獲取scoketopt
fcntl(3, F_SETFL, O_RDWR) = 0  //Fcntl設置
ioctl(4, SIOCINQ, [1000]) = 0  //Ioctl設置
read(3, ..., 1024) = 785  //讀取數據
write(3, ..., 57) = 57 //寫入數據
close(3) = 0  //關閉連接
socket(..., SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP) = 3  //Tcp socket
setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0 //設置地址復用
bind(3, ..., ...) = 0  //綁定端口
listen(3, 1) = 0  //監聽端口
accept(3, ..., ...) = 4 //接受連接

shell腳本用法

常見用法是用shell腳本設置內核參數或者調用shell命令統計tcp信息。設置

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，指明它的執行時間，或者預期事件的發生時間。測試case有可能是timing的問題導致測試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（絕對時間區間)：0.750~0.900
Relative Range（相對時間區間）：+0.1~+0.2
Loose（允許誤差值）：--tolerance_usecs=800
Blocking（阻塞時間區間）：0.750...0.900

如果在規定的時間戳，對應的事件并沒有發生就會報錯，并告知該事件的實際發生時間。

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

預期在1s以后TCP應該發送一個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 實現基本場景構造測試

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

1.服務端場景

構造服務器端場景：數據包輸入端是客戶端。數據包輸出端是系統調用，充當服務端。

// 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
//服務器端調用系統調用，預期發出2段數據包。
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.客戶端場景構造

構造服務器端場景：數據包輸入端是服務端。數據包輸出端是系統調用,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>
//客戶端調用系統調用，預期發出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

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

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