複数の LTE モデムでの同時スピードテスト

隔離中に、私はいくつかの携帯電話事業者向けの LTE モデムの速度を測定するデバイスの開発に参加するよう誘われました。

お客様は、LTE 接続を使用する機器 (ビデオ ブロードキャストなど) を設置する際に、どの携帯通信事業者が最適であるかを理解するために、地理的に異なるさまざまな通信事業者の速度を評価したいと考えていました。 同時に、高価な機器を使用せずに、できるだけ簡単かつ安価に問題を解決する必要がありました。

この作業は最も単純で知識が必要な作業ではないことをすぐに言っておきますが、私が遭遇した問題とそれをどのように解決したかをお話しします。 じゃ、行こう。

注意

LTE 接続の速度の測定は非常に複雑な問題です。適切な機器と測定手法を選択する必要があり、また、セルラー ネットワークのトポロジと動作についてもよく理解する必要があります。 さらに、速度はいくつかの要因によって影響を受ける可能性があります。セルの加入者数、気象条件、さらにはネットワーク トポロジによってセルごとに速度が大幅に異なる場合があります。 一般に、これは不明な点が膨大にある問題であり、正しく解決できるのは通信事業者だけです。

当初、顧客はオペレーターの携帯電話で宅配便を運転し、電話で直接測定し、速度の測定結果をノートに書き留めたいだけでした。 LTE ネットワークの速度を測定するための私のソリューションは、理想的ではありませんが、問題を解決します。

時間がなかったので、利便性や実用性ではなく、開発のスピードを重視して意思決定を行いました。 たとえば、サーバーと個々のクライアントのセットアップ時間を節約するために、より実用的な VPN ではなく、リバース ssh がリモート アクセスに使用されました。

参照条件

記事にあるように 技術仕様がない場合: クライアントがそれを望まない理由: 技術仕様がなければ機能しません。 決して、どこでも！

技術的なタスクは非常に単純でしたが、エンド ユーザーが理解できるように少し拡張します。 技術的なソリューションと機器の選択はお客様が決定しました。 したがって、すべての承認を経た技術仕様自体は次のようになります。

シングルボードコンピュータに基づく vim2 H モデム経由の LTE 接続の速度テスターを作成するuawei e3372h-153 複数の通信事業者 (XNUMX 人から n 人まで)。 UART 経由で接続された GPS 受信機から座標を受信することも必要です。 サービスを使用して速度測定を行う www.speedtest.net そしてそれらを次のような表に入れます。

CSV形式のテーブル。 その後、このサインを 6 時間ごとに電子メールで送信します。 エラーが発生した場合は、GPIO に接続されている LED が点滅します。

多くの承認を得た後、私は自由形式で技術仕様を記述しました。 しかし、その仕事の意味はすでに見えています。 すべてに一週間が与えられました。 しかし、実際にはそれはXNUMX週間続きました。 これは、本業の後と週末にのみこれを行ったという事実を考慮しています。

ここで、お客様が速度測定サービスとハードウェアの使用に事前に同意していたために、私の能力が大幅に制限されていたという事実にもう一度注意していただきたいと思います。 予算も限られていたので、特別なものは購入しませんでした。 したがって、私たちはこれらのルールに従ってプレーする必要がありました。

アーキテクチャと開発

この計画は単純かつ明白です。 ですので、特にコメントは無しとさせていただきます。

私はこの言語での開発経験がまったくなかったにもかかわらず、プロジェクト全体を Python で実装することにしました。 これを選んだのは、開発をスピードアップできる既製のサンプルとソリューションがたくさんあったからです。 したがって、プロのプログラマーの皆さんには、Python での開発という初めての経験を叱らないでいただきたいと思います。また、スキルを向上させるために建設的な批判をいつでも喜んで聞いています。

また、その過程で、Python にはバージョン 2 と 3 の XNUMX つが実行されていることを発見しました。その結果、XNUMX 番目のバージョンに落ち着きました。

ハードウェアノード

シングルプレート vim2

メインマシンとしてシングルボードコンピュータを与えられました vim2

スマート ホームや SMART-TV 向けの優れた強力なメディア プロセッサですが、このタスクには非常に不向き、またはあまり適していないと言えます。 たとえば、メイン OS は Android で、Linux はサブ OS であるため、Linux 上ですべてのノードとドライバーが高品質に動作することは誰も保証しません。 そして、問題の一部はこのプラットフォームの USB ドライバーに関連していたと思います。そのため、モデムはこのボードでは期待どおりに動作しませんでした。 また、ドキュメントが非常に貧弱で散在しているため、各操作でドックを調べるのに多くの時間がかかりました。 GPIO を使った通常の作業でもかなりの労力がかかりました。 たとえば、LED のセットアップには数時間かかりました。 しかし、客観的に言うと、それがどのような種類のシングルボードであるかは基本的に重要ではなく、重要なのはそれが機能し、USB ポートがあるということでした。

まず、このボードに Linux をインストールする必要があります。 すべての人にとって、そしてこのシングルボード システムを扱う人にとっても、膨大なドキュメントを探し回らないようにするために、私はこの章を書いています。

Linux をインストールするには、外部 SD カードまたは内部 MMC の XNUMX つのオプションがあります。 このカードをどうやって動作させるかを考え出すために一晩費やしたので、MMC にインストールすることにしました。ただし、間違いなく外部カードを使用した方がはるかに簡単です。

ファームウェアについて ここでひねくれて言われた。 奇妙なをロシア語に翻訳します。 ボードをフラッシュするには、ハードウェア UART を接続する必要があります。 接続しました 次のようにします。

• ツール ピン GND: <—> VIM の GPIO のピン 17
• ツール ピン TXD: <—> VIM の GPIO (Linux_Rx) のピン 18
• ツール ピン RXD: <—> VIM の GPIO (Linux_Tx) のピン 19
• ツール ピン VCC: <—> VIM の GPIO のピン 20

その後、ファームウェアをダウンロードしました 故に。 特定のファームウェアのバージョン VIM1_Ubuntu-server-bionic_Linux-4.9_arm64_EMMC_V20191231.

このファームウェアをアップロードするには、ユーティリティが必要です。 これについての詳細は ここで。 Windows でのフラッシュは試していませんが、Linux でのファームウェアについて少し説明する必要があります。 まず、指示に従ってユーティリティをインストールします。

git clone https://github.com/khadas/utils
cd /path/to/utils
sudo ./INSTALL

ああ、何もうまくいきません。 すべてが正しくインストールされるように、インストール スクリプトの編集に数時間を費やしました。 そこで何をしたかは覚えていないが、馬を使ったサーカスもあった。 ので注意してください。 しかし、これらのユーティリティがなければ、vim2 をこれ以上苦しめても意味がありません。 彼には一切関わらないほうがいいですよ！

スクリプトの構成とインストールという地獄の XNUMX 周の後、私は動作するユーティリティのパッケージを受け取りました。 USB 経由でボードを Linux コンピューターに接続し、上の図に従って UART も接続しました。
私はお気に入りの minicom 端末をハードウェアおよびソフトウェアのエラー制御なしで 115200 の速度に設定しています。 それでは始めましょう。

UART ターミナルに VIM2 をロードするときに、スペースバーなどのキーを押してロードを停止します。 線が表示された後

kvim2# 

次のコマンドを入力します。

kvim2# run update

ロード元のホスト上で次を実行します。

burn-tool -v aml -b VIM2 -i  VIM2_Ubuntu-server-bionic_Linux-4.9_arm64_EMMC_V20191231.img

それはそれです、ふー。 確認したところ、ボードに Linux が搭載されていました。 ログイン/パスワード khadas:khadas。

その後、いくつかの細かい初期設定を行います。 さらなる作業のために、sudo のパスワードを無効にします (はい、安全ではありませんが、便利です)。

sudo visudo

フォームの行を編集して保存します

# Allow members of group sudo to execute any command
%sudo ALL=(ALL:ALL) NOPASSWD: ALL

次に、時刻がモスクワになるように現在のロケールを変更します。それ以外の場合はグリニッジになります。

sudo timedatectl set-timezone Europe/Moscow

または

ln -s /usr/share/zoneinfo/Europe/Moscow /etc/localtime

それが難しい場合は、このボードを使用しないでください。Raspberry Pi の方が適しています。 正直に。

モデム Huawei e3372h-153

このモデムは私にとって重要な源であり、実際、プロジェクト全体のボトルネックになりました。 一般に、これらのデバイスの「モデム」という名前は、作品の本質をまったく反映していません。これは強力な組み合わせであり、このハードウェアには、ドライバーをインストールするために CD-ROM のふりをする複合デバイスが含まれています。ネットワークカードモードに切り替わります。

アーキテクチャ的には、Linux ユーザーの観点から、すべての設定が完了すると、次のようになります。モデムを接続すると、dhcp 経由で IP アドレス 192.168.8.100 とデフォルト ゲートウェイを受け取る eth* ネットワーク インターフェイスが得られます。 192.168.8.1です。

そして最も重要な瞬間！ このモデム モデルは、AT コマンドによって制御されるモデム モードでは動作できません。。 すべてははるかに単純で、各モデムに対して PPP 接続を作成し、それらを操作するだけです。 しかし、私の場合、「彼自身」（より正確には、udev ルールに従った Linux ダイバー）が eth インターフェイスを作成し、dhcp 経由でそれに IP アドレスを割り当てます。

これ以上の混乱を避けるために、「モデム」という言葉を忘れて、ネットワーク カードとゲートウェイと呼ぶことをお勧めします。本質的には、新しいネットワーク カードをゲートウェイに接続するようなものだからです。
モデムが XNUMX 台の場合は特に問題ありませんが、複数、つまり n 台ある場合、次のようなネットワーク図になります。

つまり、n 枚のネットワーク カードが同じ IP アドレスを持ち、それぞれが同じデフォルト ゲートウェイを持ちます。 しかし実際には、それらはそれぞれ独自のオペレーターに接続されています。

当初、私は単純な解決策を考えていました。ifconfig または ip コマンドを使用して、すべてのインターフェイスをオフにして、XNUMX つのインターフェイスを順番にオンにしてテストするだけです。 この解決策は誰にとっても良いものでしたが、切り替えの瞬間にデバイスに接続できなかったことは例外でした。 そして切り替えが頻繁かつ早いため、実際には全く接続する機会がありませんでした。

したがって、モデムの IP アドレスを手動で変更し、ルーティング設定を使用してトラフィックを制御する方法を選択しました。

モデムに関する問題はこれで終わりではありませんでした。電源の問題が発生した場合、モデムが落ちてしまい、USB ハブへの安定した電源供給が必要でした。 私は電源をハブに直接はんだ付けすることでこの問題を解決しました。 私が遭遇したもう XNUMX つの問題は、プロジェクト全体を台無しにしました。デバイスの再起動またはコールド スタート後、すべてのモデムが検出されるわけではなく、常に検出されるわけではありませんでした。なぜこれが起こったのか、どのようなアルゴリズムによって起こったのかを判断できませんでした。 しかし、まず最初に。

モデムを正しく動作させるために、usb-modeswitch パッケージをインストールしました。

sudo apt update
sudo apt install -y usb-modeswitch

その後、接続後、モデムは udev サブシステムによって正しく検出され、設定されます。 モデムを接続し、ネットワークが表示されることを確認するだけで確認します。
私が解決できなかったもう 192.168.8.1 つの問題は、このモデムから使用しているオペレーターの名前をどうやって取得できるかということです。 オペレータ名は、XNUMX のモデム Web インターフェイスに含まれています。 これは Ajax リクエストを通じてデータを受け取る動的 Web ページであるため、単にページを取得して名前を解析するだけでは機能しません。 それで、Web ページの開発方法などを調べ始めましたが、ある種のナンセンスなことをしていることに気づきました。 その結果、彼は唾を吐き、オペレーターはSpeedtest API自体を使用して受信を開始しました。

モデムが AT コマンド経由でアクセスできれば、はるかに簡単になります。 再構成、ppp 接続の作成、IP の割り当て、通信事業者の取得などが可能になります。 しかし悲しいことに、私は与えられたものを使って仕事をしています。

GPS

私が与えられた GPS 受信機には UART インターフェイスと電源が付いていました。 これは最良の解決策ではありませんでしたが、それでも実行可能でシンプルでした。 受信機はこんな感じでした。

実はGPS受信機を扱うのは初めてでしたが、やはりすべて昔から考えられていたことなんです。 したがって、既製のソリューションを使用するだけです。

まず、GPS に接続するために uart_AO_B (UART_RX_AO_B、UART_TX_AO_B) を有効にします。

khadas@Khadas:~$ sudo fdtput -t s /dtb.img /serial@c81004e0 status okay

その後、操作が成功したかどうかを確認します。

khadas@Khadas:~$ fdtget /dtb.img /serial@c81004e0 status
okay

このコマンドは、その場で devtree を編集するようで、非常に便利です。

この操作が成功したら、再起動して GPS デーモンをインストールします。

khadas@Khadas:~$ sudo reboot

GPS デーモンをインストールします。 すべてをインストールし、さらなる構成のためにすぐに切断します。

sudo apt install gpsd gpsd-clients -y
sudo killall gpsd
 
/* GPS daemon stop/disable */
sudo systemctl stop gpsd.socket
sudo systemctl disable gpsd.socket

設定ファイルを編集します。

sudo vim /etc/default/gpsd

GPS がハングする UART をインストールしています。

DEVICES="/dev/ttyS4"

そしてすべての電源を入れて開始します。

/* GPS daemon enable/start */
sudo systemctl enable gpsd.socket
sudo systemctl start gpsd.socket

その後、GPSを接続します。

GPS ワイヤーは私の手の中にあり、UART デバッガーのワイヤーは指の下に見えます。

再起動し、gpsmon プログラムを使用して GPS の動作を確認します。

このスクリーンショットでは衛星は見えませんが、GPS 受信機との通信が確認できます。これは、すべてが正常であることを意味します。

Python では、このデーモンを操作するために多くのオプションを試しましたが、Python 3 で正しく動作するオプションに落ち着きました。

必要なライブラリをインストールします。

sudo -H pip3 install gps3 

そして作品コードを彫刻します。

from gps3.agps3threaded import AGPS3mechanism
...

def getPositionData(agps_thread):
	counter = 0;
	while True:
		longitude = agps_thread.data_stream.lon
		latitude = agps_thread.data_stream.lat
		if latitude != 'n/a' and longitude != 'n/a':
			return '{}' .format(longitude), '{}' .format(latitude)
		counter = counter + 1
		print ("Wait gps counter = %d" % counter)
		if counter == 10:
			ErrorMessage("Ошибка GPS приемника!!!")
			return "NA", "NA"
		time.sleep(1.0)
...
f __name__ == '__main__':
...
	#gps
	agps_thread = AGPS3mechanism()  # Instantiate AGPS3 Mechanisms
	agps_thread.stream_data()  # From localhost (), or other hosts, by example, (host='gps.ddns.net')
	agps_thread.run_thread()  # Throttle time to sleep after an empty lookup, default '()' 0.2 two tenths of a second

座標を取得する必要がある場合、これは次の呼び出しで行われます。

longitude, latitude = getPositionData(agps_thread)

そして 1 ～ 10 秒以内に、座標を取得できるかどうかがわかります。 はい、座標を取得するのに XNUMX 回試みました。 最適ではなく、曲がっていて、歪んでいますが、機能します。 GPS は受信状態が悪く、常にデータを受信できるとは限らないため、これを行うことにしました。 データの受信を待っていると、離れた部屋で作業していると、その場所でプログラムがフリーズします。 したがって、この無粋なオプションを実装しました。

原理的には、もっと時間があれば、UART 経由で GPS から直接データを受信し、それを別のスレッドで解析して操作することが可能になります。 しかし時間がまったくなかったので、ひどく醜いコードができました。 そして、はい、恥ずかしくないです。

LED

LEDの接続は簡単であると同時に難しかったです。 主な問題は、システムのピン番号がボード上のピン番号に対応していないことと、ドキュメントが左手で書かれていることです。 ハードウェアのピン番号と OS のピン番号を比較するには、次のコマンドを実行する必要があります。

gpio readall

システムとボード上のピン対応表が表示されます。 その後、OS自体でピンを操作できるようになります。 私の場合、LEDはに接続されています GPIOH_5.

GPIOピンを出力モードに切り替えます。

gpio -g mode 421 out

ゼロを書きます。

gpio -g write 421 0

一つ書きます。

gpio -g write 421 1

「1」を書き込んだ後、すべてが点灯します

#gpio subsistem
def gpio_init():
	os.system("gpio -g mode 421 out")
	os.system("gpio -g write 421 1")

def gpio_set(val):
	os.system("gpio -g write 421 %d" % val)
	
def error_blink():
	gpio_set(0)
	time.sleep(0.1)
	gpio_set(1)
	time.sleep(0.1)
	gpio_set(0)
	time.sleep(0.1)
	gpio_set(1)
	time.sleep(0.1)
	gpio_set(0)
	time.sleep(1.0)
	gpio_set(1)

def good_blink():
	gpio_set(1)

ここで、エラーが発生した場合に error_blink() を呼び出すと、LED が美しく点滅します。

ソフトウェアノード

スピードテストAPI

Speedtest.net サービスに独自の Python API があるのは非常に喜ばしいことです。 githubの.

良いのは、ソースコードも表示できることです。 この API の操作方法 (簡単な例) は、次の場所にあります。 関連セクション.

以下のコマンドでPythonライブラリをインストールします。

sudo -H pip3 install speedtest-cli

たとえば、ソフトウェアから直接 Ubuntu にスピード テスターをインストールすることもできます。 これは同じ Python アプリケーションであり、コンソールから直接起動できます。

sudo apt install speedtest-cli -y

そしてインターネットの速度を測定してください。

speedtest-cli
Retrieving speedtest.net configuration...
Testing from B***** (*.*.*.*)...
Retrieving speedtest.net server list...
Selecting best server based on ping...
Hosted by MTS (Moscow) [0.12 km]: 11.8 ms
Testing download speed................................................................................
Download: 7.10 Mbit/s
Testing upload speed......................................................................................................
Upload: 3.86 Mbit/s

結果的には私と同じように。 プロジェクトにさらに完全に実装するには、このスピード テストのソース コードにアクセスする必要がありました。 最も重要な作業の XNUMX つは、プレートに置き換えるために通信事業者の名前を取得することです。

import speedtest
from datetime import datetime
...
#Указываем конкретный сервер для теста
#6053) MaximaTelecom (Moscow, Russian Federation)
servers = ["6053"]
# If you want to use a single threaded test
threads = None
s = speedtest.Speedtest()
#получаем имя оператора сотовой связи
opos = '%(isp)s' % s.config['client']
s.get_servers(servers)
#получаем текстовую строку с параметрами сервера
testserver = '%(sponsor)s (%(name)s) [%(d)0.2f km]: %(latency)s ms' % s.results.server
#тест загрузки
s.download(threads=threads)
#тест выгрузки
s.upload(threads=threads)
#получаем результаты
s.results.share()

#После чего формируется строка для записи в csv-файл.
#получаем позицию GPS
longitude, latitude = getPositionData(agps_thread)
#время и дата
curdata = datetime.now().strftime('%d.%m.%Y')
curtime = datetime.now().strftime('%H:%M:%S')
delimiter = ';'
result_string = opos + delimiter + str(curpos) + delimiter + 
	curdata + delimiter + curtime + delimiter + longitude + ', ' + latitude + delimiter + 
	str(s.results.download/1000.0/1000.0) + delimiter + str(s.results.upload / 1000.0 / 1000.0) + 
	delimiter + str(s.results.ping) + delimiter + testserver + "n"
#тут идет запись в файл логов

ここでも、はるかに単純に見えるかもしれませんが、すべてがそれほど単純ではないことが判明しました。 当初、servers パラメータは次と同等でした。 []、最適なサーバーを選択する必要があると言われています。 その結果、サーバーはランダムになり、ご想像のとおり、速度が可変になりました。 これは非常に複雑なトピックであり、固定サーバーを使用する場合、静的サーバーまたは動的サーバーを使用する場合は調査が必要です。 ただし、ここでは、Beeline オペレーターがテスト サーバーを動的に選択した場合と静的に固定されたサーバーを選択した場合の速度測定グラフの例を示します。

動的サーバーを選択した場合の速度を測定した結果。

厳選したXNUMX台のサーバーによる速度テストの結果。

テスト中は両方の場所に「毛」があり、数学的手法を使用して除去する必要があります。 しかし、固定サーバーを使用すると、振幅がわずかに小さくなり、振幅がより安定します。
一般的に、ここは素晴らしい研究の場です。 そして、iperf ユーティリティを使用してサーバーの速度を測定します。 しかし、私たちは技術仕様にはこだわります。

メールの送信とエラー

メールを送信するために、数十の異なるオプションを試しましたが、最終的に次の方法に落ち着きました。 Yandexにメールボックスを登録してから、 メール送信例です。 確認してプログラムに実装してみました。 この例では、Gmail からの送信など、さまざまなオプションを調べます。 メールサーバーの設定に手間をかけたくなかったし、時間がなかったのですが、後でわかったことですが、それも無駄でした。

ログはスケジューラに従って送信されました。 つながりがあるなら、6 時間ごと: 00 時、午前 06 時、正午 12 時、午後 18 時。 以下のように送信しました。

from send_email import *
...
message_log = "Логи тестирования платы №1"
EmailForSend = ["[email protected]", "[email protected]"]
files = ["/home/khadas/modems_speedtest/csv"]
...
def sendLogs():
	global EmailForSend
	curdata = datetime.now().strftime('%d.%m.%Y')
	сurtime = datetime.now().strftime('%H:%M:%S')
	try:
		for addr_to in EmailForSend:
			send_email(addr_to, message_log, "Логи за " + curdata + " " + сurtime, files)
	except:
		print("Network problem for send mail")
		return False
	return True

最初はエラーも送信されました。 まず、リストに蓄積され、接続があればスケジューラも使用して送信されます。 しかし、その後、YandexにはXNUMX日に送信されるメッセージの数に制限があるという事実で問題が発生しました（これは痛み、悲しみ、屈辱です）。 XNUMX 分あたりでも膨大な数のエラーが発生する可能性があるため、メールでのエラー送信は断念せざるを得ませんでした。 そのため、Yandex サービスを通じてそのような問題に関する情報を自動的に送信する場合は注意してください。

フィードバックサーバー

リモートのハードウェアにアクセスしてカスタマイズおよび再構成できるようにするには、外部サーバーが必要でした。 一般に、公平を期すために言えば、すべてのデータをサーバーに送信し、すべての美しいグラフを Web インターフェイスで構築するのが正しいでしょう。 しかし、一度に全部ではありません。

私が選んだVPSは ruvds.com。 最も単純なサーバーを使用することもできます。 そして一般的に、私の目的にはこれで十分です。 しかし、自腹でサーバー代を支払ったわけではないので、Web インターフェース、独自の SMTP サーバー、VPN などを導入すれば十分だと考え、少額の予備費を用意して利用することにしました。 さらに、Telegram ボットをセットアップでき、ブロックされるという問題を回避できます。 したがって、アムステルダムと次のパラメータを選択しました。

vim2 はハードウェアとの通信方法としてリバース ssh 接続を選択しましたが、実践で示されているように、これは最善ではありません。 接続が失われると、サーバーがポートを保持し、しばらくの間、そのポートを介して接続できなくなります。 したがって、VPN などの他の通信方法を使用することをお勧めします。 将来的には VPN に切り替えたいと考えていましたが、時間がありませんでした。

ファイアウォールの設定、権限の制限、ルート SSH 接続の無効化、および VPS の設定に関するその他の自明のことについては詳しく説明しません。 あなたはすでにすべてを知っていると信じたいと思います。 リモート接続の場合、サーバー上に新しいユーザーを作成します。

adduser vimssh

ハードウェア上で SSH 接続キーを生成します。

ssh-keygen

そしてそれらをサーバーにコピーします。

ssh-copy-id [email protected]

私たちのハードウェアでは、起動するたびに自動リバース SSH 接続を作成します。

[Unit] Description=Auto Reverse SSH
Requires=systemd-networkd-wait-online.service
After=systemd-networkd-wait-online.service
[Service] User=khadas
ExecStart=/usr/bin/ssh -NT -o ExitOnForwardFailure=yes -o ServerAliveInterval=60 -CD 8080 -R 8083:localhost:22 [email protected]
RestartSec=5
Restart=always
[Install] WantedBy=multi-user.target

ポート 8083 に注意してください。これにより、リバース ssh 経由での接続に使用するポートが決まります。 スタートアップに追加して起動します。

sudo systemctl enable autossh.service
sudo systemctl start autossh.service

ステータスも確認できます。

sudo systemctl status autossh.service

ここで、VPS サーバーで次を実行するとします。

ssh -p 8083 khadas@localhost

次に、ハードウェアのテスト部分に進みます。 また、ハードウェアから ssh 経由でログやデータをサーバーに送信することもできるので、非常に便利です。

それをまとめて

スイッチを入れて、開発とデバッグを始めましょう

ふーん、これですべてのノードについて説明しました。 さあ、すべてをまとめてみましょう。 コードを見ることができます ここで.

コードに関する重要な点: このプロジェクトは、特定のアーキテクチャの特定のタスクに合わせて調整されているため、このようには開始できない可能性があります。 ソースコードを示していますが、最も重要なことは本文で説明します。そうしないと完全に理解できません。

最初に、gps、gpio を初期化し、別のスケジューラー スレッドを起動します。

#запуск потока планировщика
pShedulerThread = threading.Thread(target=ShedulerThread, args=(1,))
pShedulerThread.start()

スケジューラは非常に単純です。メッセージを送信する時間が来たかどうか、および現在のエラー ステータスが何であるかを確認します。 エラーフラグがある場合は、LED が点滅します。

#sheduler
def ShedulerThread(name):
	global ready_to_send
	while True:
		d = datetime.today()
		time_x = d.strftime('%H:%M')
		if time_x in time_send_csv:
			ready_to_send = True
		if error_status:
			error_blink()
		else:
			good_blink()
		time.sleep(1)

このプロジェクトで最も難しい部分は、テストごとにリバース SSH 接続を維持することです。 各テストには、デフォルト ゲートウェイと DNS サーバーの再構成が含まれます。 とにかく誰も本を読まないので、電車は木製のレールの上を走るわけではないことを知っておいてください。 イースターエッグを見つけた人にはキャンディーがもらえます。

これを行うには、別のルーティング テーブル -set-mark 0x2 とトラフィックをリダイレクトするルールを作成します。

def InitRouteForSSH():
	cmd_run("sudo iptables -t mangle -A OUTPUT -p tcp -m tcp --dport 22 -j MARK --set-mark 0x2")
	cmd_run("sudo ip rule add fwmark 0x2/0x2 lookup 102")

仕組みについて詳しく学ぶことができます この記事を読む.

その後、無限ループに入り、接続されているモデムのリストを毎回取得します (ネットワーク構成が突然変更されたかどうかを確認するため)。

network_list = getNetworklist()

ネットワーク インターフェイスのリストを取得するのは非常に簡単です。

def getNetworklist():
	full_networklist = os.listdir('/sys/class/net/')
	network_list = [x for x in full_networklist if "eth" in x and x != "eth0"]
	return network_list

リストを受け取った後、モデムに関する章の図に示したように、すべてのインターフェイスに IP アドレスを設定します。

SetIpAllNetwork(network_list)

def SetIpAllNetwork(network_list):
	for iface in network_list:
		lastip = "%d" % (3 + network_list.index(iface))
		cmd_run ("sudo ifconfig " + iface + " 192.168.8." + lastip +" up")

次に、各インターフェイスをループで処理するだけです。 そして、各インターフェースを設定します。

	for iface in network_list:
		ConfigNetwork(iface)

def ConfigNetwork(iface):
#сбрасываем все настройки
		cmd_run("sudo ip route flush all")
#Назначаем шлюз по умолчанию
		cmd_run("sudo route add default gw 192.168.8.1 " + iface)
#задаем dns-сервер (это нужно для работы speedtest)
		cmd_run ("sudo bash -c 'echo nameserver 8.8.8.8 > /etc/resolv.conf'")

インターフェイスの機能をチェックし、ネットワークがない場合はエラーを生成します。 ネットワークがあるなら、すぐに行動しましょう!

ここでは、このインターフェイスへの SSH ルーティングを設定し (まだ設定されていない場合)、時間が来たらサーバーにエラーを送信し、ログを送信して、最後にスピードテストを実行してログを CSV ファイルに保存します。

if not NetworkAvalible():
....
#Здесь мы формируем ошибки
....
else: #Есть сеть, ура, работаем!
#Если у нас проблемный интерфейс, на котором ssh, то меняем его
  if (sshint == lastbanint or sshint =="free"):
    print("********** Setup SSH ********************")
    if sshint !="free":
      сmd_run("sudo ip route del default via 192.168.8.1 dev " + sshint +" table 102")
    SetupReverseSSH(iface)
    sshint = iface
#раз сетка работает, то давай срочно все отправим!!!
    if ready_to_send:
      print ("**** Ready to send!!!")
        if sendLogs():
          ready_to_send = False
        if error_status:
          SendErrors()
#и далее тестируем скорость и сохраняем логи. 

リバース SSH を設定する機能については言及する価値があります。

def SetupReverseSSH(iface):
	cmd_run("sudo systemctl stop autossh.service")
	cmd_run("sudo ip route add default via 192.168.8.1 dev " + iface +" table 102")
	cmd_run("sudo systemctl start autossh.service")

そしてもちろん、このすべての美しさをスタートアップに追加する必要があります。 これを行うには、次のファイルを作成します。

sudo vim /etc/systemd/system/modems_speedtest.service

そして私はその中にこう書きます。

[Unit] Description=Modem Speed Test
Requires=systemd-networkd-wait-online.service
After=systemd-networkd-wait-online.service
[Service] User=khadas
ExecStart=/usr/bin/python3.6 /home/khadas/modems_speedtest/networks.py
RestartSec=5
Restart=always
[Install] WantedBy=multi-user.target

オートロードをオンにしてスタートします！

sudo systemctl enable modems_speedtest.service
sudo systemctl start modems_speedtest.service

次のコマンドを使用して、何が起こっているかのログを確認できるようになりました。

journalctl -u modems_speedtest.service --no-pager -f

結果

さて、最も重要なことは、その結果何が起こったのかということです。 ここに、開発とデバッグのプロセス中になんとかキャプチャできたいくつかのグラフを示します。 グラフは、次のスクリプトを使用して gnuplot を使用して構築されました。

#! /usr/bin/gnuplot -persist
set terminal postscript eps enhanced color solid
set output "Rostelecom.ps"
 
#set terminal png size 1024, 768
#set output "Rostelecom.png"
 
set datafile separator ';'
set grid xtics ytics
set xdata time
set ylabel "Speed Mb/s"
set xlabel 'Time'
set timefmt '%d.%m.%Y;%H:%M:%S'
set title "Rostelecom Speed"

plot "Rostelecom.csv" using 3:6 with lines title "Download", '' using 3:7 with lines title "Upload"
 
set title "Rostelecom 2 Ping"
set ylabel "Ping ms"
plot "Rostelecom.csv" using 3:8 with lines title "Ping"

最初の経験は Tele2 オペレーターとのことであり、私はそれを数日間実施しました。

ここでは動的測定サーバーを使用しました。 速度測定は機能しますが、非常に変動しますが、ある程度の平均値は依然として表示されており、これは、たとえば移動平均を使用してデータをフィルタリングすることによって取得できます。

その後、他の通信事業者向けにいくつかのグラフを作成しました。 この場合、すでに XNUMX 台のテスト サーバーがあり、その結果も非常に興味深いものでした。

ご覧のとおり、このデータの研究と処理では、このテーマは非常に広範であり、明らかに XNUMX 週間の作業で終わるものではありません。 しかし…

仕事の結果

私の手に負えない状況により、その仕事は突然完了しました。 私の主観的な意見では、このプロジェクトの弱点の XNUMX つは、モデムでした。モデムは他のモデムと同時に動作することをあまり望んでおらず、ロードされるたびにそのようなトリックを行っていました。 これらの目的のために、他にも膨大な数のモデム モデルが存在します。通常、それらは既に Mini PCI-e フォーマットになっており、デバイス内にインストールされており、設定がはるかに簡単です。 しかし、それは全く別の話です。 とても興味深い企画だったので参加できて本当に良かったと思います。

出所： habr.com