弱网模拟工具

一、背景

一个人晚上在家通过 Wi-Fi 上网，在线电影播放基本流畅，可一旦在晚间用网高峰期打视频电话就画面糊，这时不仅可能带宽受限了，还可能有较高的丢包率。与有线网络通信相比，无线网络通信受环境影响会更大，比如高层建筑、用户的移动、环境噪音、封闭的环境等，网络服务质量相对不稳定，导致用户经常在弱网环境下通信。例如，在车库的视频通话通常都不如在室外的质量。除了受环境影响外，网络覆盖、过载控制、邻区漏配等，也会造成呼叫失败、服务质量下降。这些真实的用户场景。

我们在开发产品过程中，为了保证弱网环境下用户的体验，需要做大量的、定量地进行测试评估与优化。

因此，如何方便地模拟用户实际的弱网场景是一个非常重要的话题。

二、分类

三、工具与使用方法

工具名	适用平台	简介
Traffic Control(TC)	linux	Linux 内核内置了一个 Traffic Control 框架，能够实现流量限速、流量整形、策略应用，可以注入延时故障、丢包故障、包重复故障、乱序故障，以及模拟网络闪断等情况。
Augmented Traffic Control(ATC)		ATC 其实是 Facebook 在 2015 年开源的一套网络测试工具。ATC 是基于 TC 的封装。
Network Link Conditioner(NLC)	ios mac	NLC 是苹果官方提供的网络模拟工具。部署最简单

3.1、Linux Traffic Control(TC)

Linux 内核内置了一个 Traffic Control 框架，能够实现流量限速、流量整形、策略应用，可以注入延时故障、丢包故障、包重复故障、乱序故障，以及模拟网络闪断等情况。TC 对硬件、系统还有一些要求：

硬件要求

PC - 建议配置不低于 CPU i3，4G 内存，64G 硬盘
双网卡 - 除原有板载网卡外, 额外需要一块 pci-e 网卡（例如 intel 82574L）
路由器 - 支持桥接模式
网线 - 若干

系统要求

需要 Fedora、OpenSuse、Gentoo、Debian、Mandriva 或 Ubuntu，如果Linux内核版本大于 2.6，则已内置 TC。
系统模块
Ubuntu/Debian 系统下需要 iproute2
Fedora/RHEL 系统下需要 iproute-tc
iptables
Linux kernel module : sch_netem

同时，软件方面还需要安装 dhcp server。具体安装方法，请参考 Ubuntu 官方文档[3]。

开始部署

NIC-0 通过网线连接外网, 假设对应 Net device eth0
NIC-1 通过网线连接路由器 WAN 口, 假设对应 Net device eth1
路由器: 打开桥接模式, 关闭 DHCP 服务

PC 端输入命令行：

vi /etc/default/isc-dhcp-server

添加：

INTERFACESv4="eth1"

重启服务：

sudo /etc/init.d/isc-dhcp-server restart

重启后运行以下命令：

echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
iptables -F
iptables -P INPUT ACCEPT
iptables -P FORWARD ACCEPT
iptables -t nat -A POSTROUTING -o eno1 -j MASQUERADE
modprobe ifb
ip link set ifb0 up

至此，你已经完成了部署。

TC 的使用方法

做弱网测试基本是按照以下四个步骤：

设备连接 Wi-Fi 热点成功获取 IP 地址，假设为：192.168.3.101。
打开 Linux terminal，输入 TC 命令为发送端 IP 为 192.168.3.101 的设备添加网损。
此时手机即在弱网环境下运行。
测试完成后，输入 TC 命令取消弱网。

例如，你要是想限制 IP 地址为 192.168.3.101 的设备上行丢包 5%，那么需要运行如下命令：

sudo tc qdisc add dev ifb0 root handle 1: prio bands 3
sudo tc qdisc add dev eth1 ingress
sudo tc filter add dev eth1 parent ffff: protocol ip u32 match u32 0 0 flowid 1:1 action mirred egress redirect dev ifb0
sudo tc qdisc add dev ifb0 parent 1:3 handle 30: netem loss 5 limit 1000
sudo tc filter add dev ifb0 protocol ip parent 1:0 prio 3 u32 match ip src 192.168.3.101 flowid 1:3

如果想要限制 IP 地址为 192.168.3.101 的设备下行丢包 20%，需要运行如下命令：

sudo tc qdisc add dev eth1 root handle 1: prio bands 3
sudo tc qdisc add dev eth1 parent 1:3 handle 30: netem loss 20 limit 1000
sudo tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 3 u32 match ip dst 192.168.3.101 flowid 1:3

可以说 TC 框架可以实现很多场景，但前提是需要开发者们学会使用 TC 命令行。如果你想了解更多的 TC 命令，可以学习一下官方文档[4]。