محاكاة الشبكات في نظام التشغيل Android Automotive (AAOS)

توضّح هذه الصفحة كيفية محاكاة ظروف شبكة مختلفة على أجهزة Android Automotive بطريقة قابلة للتوسيع ولا تتطلّب صيانة كبيرة. تستخدم محاكاة الشبكة هذه، التي لا تعتمد على بيئة معيّنة، أدوات Linux متاحة بشكل عام ويمكن تشغيلها على أجهزة Android Automotive.

توضّح الأقسام التالية كيفية إعداد عملية محاكاة شبكة وتشغيلها على أجهزة Android Automotive.

متطلبات النواة

لتفعيل محاكاة الشبكة على جهاز قيد الاختبار (DUT)، يجب ضبط وحدتَي Linux ifb وnetem في ملف إعدادات النواة، كما هو موضّح أدناه:

# Network simulation config fragment start
CONFIG_NET_SCH_NETEM=y
CONFIG_IFB=y
CONFIG_NET_ACT_MIRRED=y
# Network simulation config fragment end

إعداد المحاكاة

يجب إجراء جميع عمليات محاكاة الشبكة أو محاكاة الحدّ من السرعة على جهاز قيد الاختبار. تستخدم هذه المحاكاة أداتَي Linux tc و NetEm للتحكّم في حركة بيانات الشبكة على وحدة التحكّم في واجهة الشبكة (NIC) استنادًا إلى سياسة التحكّم والقواعد.

لإعداد المحاكاة، اتّبِع الخطوات التالية:

  1. وصِّل الجهاز قيد الاختبار وخادم المضيف بالإنترنت.
  2. أنشئ النص البرمجي NetworkSimulation.sh من خلال نسخه من الرمز المقدَّم في قسم النص البرمجي NetworkSimulation.sh ونزِّله على خادم المضيف.
  3. وصِّل خادم المضيف بالجهاز قيد الاختبار. تأكَّد من ظهور الجهاز قيد الاختبار (DUT) في قائمة الأجهزة المتصلة من خلال تنفيذ adb devices -l.

للاطّلاع على رسم توضيحي لبنية الإعداد، راجِع الشكل التالي:

nw-sim

الشكل 1. بنية الإعداد

النص البرمجي NetworkSimulation.sh

يحتوي ملف البرنامج النصي NetworkSimulation.sh على أوامر adb تشغّل محاكاة الشبكة. انسخ ما يلي في ملف باسم NetworkSimulation.sh:

  #!/bin/bash

  latency=$1
  bandwidth=$2
  packetloss=$3

  # root device and set it to permissive mode
  adb root
  adb shell setenforce 0

  #Clear the current tc control
  adb shell tc qdisc del dev ifb0 root
  adb shell ip link set dev ifb0 down
  adb shell tc qdisc del dev wlan0 ingress
  adb shell tc qdisc del dev wlan0 root

  # Create a virtual device for ingress
  adb shell ip link set dev wlan0 up
  adb shell ip link set dev ifb0 up
  adb shell tc qdisc del dev wlan0 clsact
  adb shell tc qdisc add dev wlan0 handle ffff: ingress
  adb shell tc filter add dev wlan0 parent ffff: protocol all u32 match u32 0 0 action mirred egress redirect dev ifb0

  # Throttle upload bandwidth / latency / packet loss
  adb shell tc qdisc add dev wlan0 root handle 1: htb default 11
  adb shell tc class add dev wlan0 parent 1: classid 1:1 htb rate "$bandwidth"
  adb shell tc class add dev wlan0 parent 1:1 classid 1:11 htb rate "$bandwidth"
  adb shell tc qdisc add dev wlan0 parent 1:11 handle 10: netem delay "$latency" loss "$packetloss"

  # Throttle download bandwidth
  adb shell tc qdisc add dev ifb0 root handle 1: htb default 10
  adb shell tc class add dev ifb0 parent 1: classid 1:1 htb rate "$bandwidth"
  adb shell tc class add dev ifb0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate "$bandwidth"

تنفيذ المحاكاة

لتنفيذ محاكاة شبكة، تستخدم أوامر adb في ملف النص البرمجي NetworkSimulation.sh وسيطات سطر الأوامر لضبط القيم.

لتحديد وقت الاستجابة وعرض النطاق الترددي وفقدان الحِزم التي تريد محاكاتها، شغِّل النص البرمجي NetworkSimulation.sh باستخدام وسيطات سطر الأوامر التالية:

  • وقت الاستجابة، ويتم تحديده بالمللي ثانية.
  • معدل نقل البيانات، ويتم تحديده بالكيلوبت أو الميجابت.
  • نسبة فقدان الحزمة، في صورة نسبة مئوية

على سبيل المثال، لضبط وقت استجابة يبلغ 300 ملي ثانية ومعدّل نقل بيانات يبلغ 100 كيلوبت وفقدان حزمة بنسبة% 50، شغِّل ما يلي:

bash NetworkSimulation.sh 300ms 100kbit 50%

لضبط وقت استجابة يبلغ 100 ملي ثانية ومعدل نقل بيانات يبلغ 1 ميغابت وفقدان حزمة بنسبة% 0، شغِّل:

bash NetworkSimulation.sh 100ms 1mbit 0%

التحقّق من المحاكاة

بعد تنفيذ النص البرمجي NetworkSimulation.sh، تأكَّد من إعداد محاكاة الشبكة بشكل صحيح ومن أنّها تعمل على النحو المتوقّع باستخدام الأمرَين ping وcurl في Linux. استخدِم الأمر ping للتحقّق من وقت الاستجابة والأمر curl للتحقّق من معدل نقل البيانات.

على سبيل المثال، ما يلي هو الناتج المتوقّع من ping لعملية محاكاة تم تنفيذها باستخدام bash NetworkSimulation.sh 100ms 500kbit 10%:

BUILD:/ # ping -c 20 www.google.com
PING www.google.com (172.217.5.100) 56(84) bytes of data.
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=1 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=2 ttl=119 time=105 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=3 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=5 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=6 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=7 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=9 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=10 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=11 ttl=119 time=185 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=12 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=13 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=14 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=15 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=16 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=17 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=18 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=19 ttl=119 time=103 ms
64 bytes from sfo03s07-in-f4.1e100.net (172.217.5.100): icmp_seq=20 ttl=119 time=103 ms

--- www.google.com ping statistics ---
20 packets transmitted, 18 received, 10% packet loss, time 19040ms
rtt min/avg/max/mdev = 103.394/108.307/185.756/18.791 ms

يوضّح هذا المثال أنّ ping يسجّل فقدان حِزم بنسبة% 10 ومتوسط وقت استجابة يبلغ حوالي 108 مللي ثانية، وهو ما هو متوقّع للقيمة 100 مللي ثانية المحدّدة في المحاكاة. من الطبيعي أن يختلف وقت الاستجابة المُبلغ عنه عن القيمة المحدّدة بمقدار بسيط.

بالنسبة إلى المثال نفسه، إليك الناتج المتوقّع عند تشغيل الأمر curl.

BUILD:/sdcard/DCIM # curl https://images-assets.nasa.gov/image/PIA15416/PIA15416~orig.jpg -o foo.jpg
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100 6598k  100 6598k    0     0  49220      0  0:02:17  0:02:17 --:--:-- 47574

يوضّح هذا المثال أنّ curl يسجّل متوسط سرعة التنزيل عند 49220 بايت في الثانية، وهو ما هو متوقّع بالنسبة إلى 500 كيلوبت المحدّدة في المحاكاة. من الطبيعي أن يختلف معدّل نقل البيانات المُبلَغ عنه عن القيمة المحدّدة بمقدار صغير.