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背景

我们的手机经常会处于弱网情况下,电梯里,高铁上,在地铁站,电影院里。。。如果手机应用不针对弱网做优化,就会出现:白屏页面刷不出来,界面卡死,错误提示一堆,菊花转不停,用户抓狂。。。

移动应用开发团队应该将App在弱网下的可用性作为一个重要的性能指标,在设计和开发阶段考虑在弱网下的体验。

Linux可以使用netemiptables来实现以下网络模拟:

  1. packet delay 网络包延迟
  2. packet loss 网络包丢失
  3. packet corruption 错误的网络包
  4. packet duplication 重复发送网络包
  5. packet re-ordering 网络包传输顺序
  6. bandwidth 带宽控制

Facebook最近也开源了他们的augmented traffic control: https://github.com/facebook/augmented-traffic-control 主要使用iptablespython实现,架构合理容易扩展,其控制方法允许多台手机同时使用,并应用不同的网络控制策略;因为提供了RPC接口,在其基础上二次开发也可以较方便的实现自动化弱网测试。

将树莓派设置成路由器,集成上面提到的软件+二次开发后,我们可以打造出一个低成本,便携,多用户的弱网模拟器。

硬件准备

  1. 树莓派一只
  2. USB无线网卡(芯片使用RealTek RT5370的最方便,RT8188C, RTL8192CU的需要patch hostapd)
  3. 8G TF卡
  4. 5V/2A充电器
  5. Micro USB线
  6. 以太网线
  7. USB 3G网卡 + SIM卡(可选)
  8. 10000mAh 移动电源(可选)

硬件成本300~500元。

安装系统

插上后无线网卡后先执行lsusb看系统是否已经识别,我们要将无线网卡设置成AP模式,WAN口接外网,让手机通过Wifi接入上网。

hugo@raspberrypi2 ~ $ lsusb
...
Bus 001 Device 005: ID 0bda:8178 Realtek Semiconductor Corp. RTL8192CU 802.11n WLAN Adapter

修改/etc/network/interfaces为以下内容,设置无线LAN的静态IP为192.168.3.1

auto lo

iface lo inet loopback
iface eth0 inet dhcp

allow-hotplug wlan0
#iface wlan0 inet manual
#wpa-roam /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
#iface default inet dhcp

iface wlan0 inet static
   address 192.168.3.1
   netmask 255.255.255.0

然后安装需要的AP及DNS/DHCP软件:

apt-get install hostapd dnsmasq

如果你的无线网卡的芯片是RT8188C或RTL8192CU,需要下载一个patch过的hostapd替换/usr/sbin/hostapd

设置hostapd

  1. 修改/etc/default/hostapd,最后增加下一行:
DAEMON_CONF="/etc/hostapd/hostapd.conf"
  1. 新增文件/etc/hostapd/hostapd.conf

RT5370芯片的按以下设置:

interface=wlan0
driver=nl80211
ssid=Raspberry_AP
hw_mode=g
channel=6
macaddr_acl=0
auth_algs=1
ignore_broadcast_ssid=0
wpa=2
wpa_passphrase=<YOUR_AP_PASSWD>
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
wpa_pairwise=TKIP
rsn_pairwise=CCMP

RT8188C或RTL8192CU按以下设置:

interface=wlan0
driver=rtl871xdrv
bridge=br0
ssid=Raspberry_AP
channel=1
wmm_enabled=0
wpa=2
wpa_passphrase=<YOUR_AP_PASSWD>
wpa_key_mgmt=WPA-PSK
wpa_pairwise=TKIP
rsn_pairwise=CCMP
auth_algs=1
macaddr_acl=0

设置好了以后可以执行service hostapd restart来验证是否OK。

设置dnsmasq

通过无线热点接入进来的手机需要分配IP地址和DNS服务器,这里我们使用dnsmasq,配置相当简单:

修改/etc/dnsmasq.conf,将DHCP分配范围设置为:192.168.3.100192.168.3.200

no-resolv
# Interface to bind to
#interface=lo,eth0,wlan0
# Specify starting_range,end_range,lease_time
dhcp-range=192.168.3.100,192.168.3.200,12h
dhcp-option=option:router,192.168.3.1
server=114.114.114.114
server=8.8.8.8
server=8.8.4.4

设置路由转发

增加下面一行到/etc/sysctl.conf

net.ipv4.ip_forward=1

执行sysctl -p使其生效

增加下面的iptables规则到/etc/rc.local

iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE
iptables -A FORWARD -i eth0 -o wlan0 -m state --state RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
iptables -A FORWARD -i wlan0 -o eth0 -j ACCEPT

完成这些设置后,应该可以用手机连上WIFI SSID为Raspberry AP的热点,并能够上网。

安装弱网模拟系统

wget https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py
sudo python get-pip.py
sudo pip install atc_thrift atcd django-atc-api django-atc-demo-ui django-atc-profile-storage

django-admin startproject atcui
cd atcui

修改atcui/settings.py:

INSTALLED_APPS = (
    ...
    # Django ATC API
    'rest_framework',
    'atc_api',
    # Django ATC Demo UI
    'bootstrap_themes',
    'django_static_jquery',
    'atc_demo_ui',
    # Django ATC Profile Storage
    'atc_profile_storage',
)

修改atcui/urls.py:

from django.views.generic.base import RedirectView

urlpatterns = patterns('',
    ...
    # Django ATC API
    url(r'^api/v1/', include('atc_api.urls')),
    # Django ATC Demo UI
    url(r'^atc_demo_ui/', include('atc_demo_ui.urls')),
    # Django ATC profile storage
    url(r'^api/v1/profiles/', include('atc_profile_storage.urls')),
    url(r'^$', RedirectView.as_view(url='/atc_demo_ui/', permanent=False)),
)

更新Sqlite DB:

python manage.py migrate

自动运行弱网模拟系统

/etc/rc.local中增加下面的命令:

/usr/local/bin/atcd --atcd-lan wlan0
cd /home/pi/startproject/atcui
python manage.py runserver 0.0.0.0:80 &

重新启动树莓派后,大约30s后,可以用iPhone连上Raspberry AP,然后用Safari打开http://192.168.3.1 你就可以可以看弱网模拟系统的控制面板了。

其它设置

关掉网卡的电源管理,防止待机后连不上:

hugo@raspberrypi2 ~ $ cat /etc/modprobe.d/8192cu.conf
# Disable power management
options 8192cu rtw_power_mgnt=0

参考链接

  1. http://zh.wikipedia.org/zh-hk/網路流量控制
  2. https://github.com/pritambaral/hostapd-rtl871xdrv


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Published

2015-03-28

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