[Atheros] 无线网卡驱动性能测试工具pktgen的使用

前言：从12年开始做无线驱动相关的工作，到13年大概做了一年半，现在歇了快一年了，以免白学那么久，最近重新整理了一下当时的资料，写一点文章，这方面的帖子比较少，当时碰到过很多问题难以解决，我是用的linux2.6的内核，将来用其他版本的朋友也可能会碰到类似的问题，可以把我的解决方案做一个参考~主要内容是pktgen、iperf使用的注意事项、驱动禁用CSMA、BACKOFF、ACK的方法、速率调整算法源码解读等。后面的几篇文章一一介绍，文章列表。

测试无线性能的pktgen有专用的版本，编译atheros固件的时候会自带一个无线版本的pktgen，我一开始用pktgen官网提供的pktgen发送脚本，怎么发都是一运行内核就panic，或者开发板变得非常卡，有时候没有崩溃的情况下，dmsg查看输出，可以看到源码里这一句打印了堆栈信息：

WARN_ON(tid->ac->txq != txq);

代码位置不重要，反正可以看到是txq，也就是发送队列有问题。正巧呢经过仔细观察pktgen的统计信息：

发现里面有queue_map_min和queue_map_max这样两个参数，pktgen官方的脚本里没有设置，我从pktgen官网上下载的源码里面也没有提这两个参数，这俩就是关键，现在的2是我后来自己设置的，默认好像是0。这个发送队列在代码里对应的是这样的取值：

/**
 * enum ieee80211_ac_numbers - AC numbers as used in mac80211
 * @IEEE80211_AC_VO: voice
 * @IEEE80211_AC_VI: video
 * @IEEE80211_AC_BE: best effort
 * @IEEE80211_AC_BK: background */enum ieee80211_ac_numbers {
    IEEE80211_AC_VO        = 0,
    IEEE80211_AC_VI        = 1,
    IEEE80211_AC_BE        = 2,
    IEEE80211_AC_BK        = 3,
};

这是数据包对应于不同接入类别的几个发送队列，正常数据包都是使用尽力而为这种级别，只要把queue_map_min和queue_map_max都设置为2，pktgen的数据包都用这个AC来发就没问题了。

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关于这个发送队列，实际在使用pktgen的过程中还有一个后续问题，在这里分享一下：

虽然设置了queue_map，但是不知道为什么，生成的前两个数据包仍然是队列0和1的，后面才是我指定的2的，虽然影响不大，但是有两个弊端：一是pktgen的clone_skb域只能设置为0或其它较小的数，如果设置为10000，那么最前面的将近20000个包的发送队列都是不对的。而clone_skb的值越大，pktgen发送包的效率越高，当然，clone_skb为0时的效率已经够我们用的了，所以这一点关系不大。在这里解释一下clone_skb这个属性，pktgen调用驱动的某个函数（假设函数是tx()）来进行发包，并把封装数据的sk_buff对象（skb）作为参数传进去，那么如果一共发三个包，大概就是这样的流程（下面的都是伪代码）：

struct sk_buff *skb = get_new_skb();//生成一个新的skb并填充数据
tx(skb);
struct sk_buff *skb = get_new_skb();
tx(skb);
struct sk_buff *skb = get_new_skb();
tx(skb);

这是clone_skb=0或1的情况，也就是说，发送的这三个数据包是相互独立的，没有重复使用，如果clone_skb=2就指定两个包共用一个skb，就变成了下面这样：

struct sk_buff *skb = get_new_skb();
tx(skb);
tx(skb);
struct sk_buff *skb = get_new_skb();
tx(skb);

因为没有重复生成skb，也就提高了效率。这是第一个问题，第二个是在驱动里有一开始提到的WARN_ON的那一步判断，如果发送队列不是预期的值，会打印堆栈信息，这个打印操作是很耗时，在内核中，过于频繁的printk都可以导致系统崩溃，如果太频繁的打印堆栈信息，也是会导致崩溃的（这也是不设置pktgen的发送队列时板子可能会崩溃的原因），现在clone_skb的值是0，用脚本自动切换MCS时，每次使用新的MCS之后前两个包都会打印出堆栈信息，而堆栈信息又很长，这样很影响我们观察在驱动其它地方使用printk打印的输出。

解决方法是不管queue_map_min和queue_map_max怎么设置了，统一在数据包刚进入链路层代码的地方强制把这个字段置成2，当然如果是以真实使用为目的还要改回去，现在用pktgen做实验用，就没关系了，pktgen发包是通过调用atheros驱动的

ieee80211_subif_start_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)

这个函数，该函数在/net/mac80211/tx.c中，就在这个函数开始的位置判断当前数据包是不是pktgen的数据包（通过pktgen头部的magic number来进行判断），如果是，就调用前面提到的skb_set_queue_mapping函数把它放到2号队列里去。代码片段如下：

if (skb->len > 58){
    __le32 *magic = &skb->data[42];
    if(*magic == 0xbe9be955)                /* magic number of pktgen */
        skb_set_queue_mapping(skb, 2);        /* BE */
}

pktgen的最小包长是14（MAC头）+20（IP头）+8（UDP头）+16（Pktgen头），大于该值才进行判断，pktgen头部是从第42字节开始，按小端序取出来和pktgen的magic number来进行比较，如果匹配，则设置发送队列。