网络异常测试初探

开发或者测试互联网产品的过程中，同学们一定遇到过connection timed out 和 socket read timed out两种和网络相关的异常。今天我们并不分析引起这些异常的原因，也不谈发生异常以后的解决办法，我们来说说如何制造这类异常，从而模拟对应的异常场景。

了解tcp协议就知道connection即建立连接的过程，其实和socket read即传输数据的过程并没有太大的差别，两者都是请求应答模式，而只是前者的请求数据量很小而已。要使两者超时，我们可以采用相同的方法即限制网络传输的带宽来达到目的。

Tc即traffic control就是这样一款能够限制网络流量的工具。Tc中主要的概念包括类class和过滤器filter。

我们可以用class把网络设备的带宽划分成不同的区间：

tc class add dev $DEV parent 1:classid 1:11 htb rate 90mbps ceil 100mbps

tc class add dev $DEV parent 1:classid 1:12 htb rate 90bps ceil 100bps

如上，11这个class对应的带宽 为 90到 100mbps，12这个 class对应的带宽只有90到100bps。划分好了class，我们就可以用filter把符合特定条件的数据包归入不同的class中

tc filter add dev $DEV protocol ip parent1:0 prio 1 u32 match ip sport $PORT 0xffff match ip dst $IP flowid 1:12

如上就把源端口是$PORT，目的地址是$IP的数据包归入12这个class中了，这样就把符合该条件的数据流量限制到了90到100bps。在正在运行的系统中开启上述tc限制，即把特定数据流限制到一个极小值，我们就能模拟出connection timed out异常了。

那么socket read timed out异常又该如何模拟呢，我们怎么才能区分建立连接和数据传输这2个过程，tc工具还能满足我们的需求吗？在寻找问题答案的过程中，另一个linux内核组件iptables进入了我们的视野。

Iptables是linux系统中常用的防火墙组件，功能十分强大，网上有十分丰富的资料。由于其能够识别数据包中的syn、ack等标志位，故能把建立连接和后续的数据传输过程区分开来。

iptables-A INPUT-p tcp--src $IP--dport $PORT !--syn-jDROP

如上，在目的机器上加入该条iptables规则，可以实现将未设置syn标志位的数据包丢弃的功能，这样连接能够建立完成但后续的数据传输将无响应。

另外，Iptables具有一种连接跟踪机制，即能够记录连接的状态。这些状态分别是 NEW、ESTABLISHED、RELATED 和INVALID。我们可以利用该特性实现相同的效果。

iptables-A INPUT-p tcp-m state--state ESTABLISHED-s $IP--dport $PORT-jDROP

如上，在目的机器上加入该条iptables规则，当匹配了ip和端口，并且数据包所对应的连接状态是ESTABLISHED 时将其丢弃。

至此read timed out异常也能轻松模拟了。Tc和Iptables是linux网络模块中强有力的工具，除了能够利用它们开发功能，也能够在网络异常测试中发挥关键的作用。