Testowanie sieci wątków z wizualizacją

Co to jest Thread, OpenThread, OTNS i Silk?

Thread to oparty na protokole IP protokół bezprzewodowej sieci kratowej o niskim poborze mocy, który umożliwia bezpieczną komunikację między urządzeniami i chmurą. Sieci wątkowe mogą dostosowywać się do zmian topologii, aby uniknąć pojedynczego punktu awarii.

OpenThread wydany przez Google jest implementacją Thread o otwartym kodzie źródłowym. Pomimo niewielkiego rozmiaru kodu i miejsca w pamięci, OpenThread obsługuje wszystkie funkcje zdefiniowane w specyfikacji Thread 1.1.1 .

OpenThread Network Simulator (OTNS) może być używany do symulacji sieci Thread, uruchamiając symulowane węzły OpenThread na platformach POSIX. OTNS zapewnia łatwy w użyciu interfejs sieciowy (OTNS-Web) do wizualizacji i obsługi symulowanych sieci Thread.

Silk to w pełni zautomatyzowana platforma testowa do walidacji funkcji, funkcji i wydajności systemu OpenThread na rzeczywistych urządzeniach.

Czego się nauczysz

Struktura weryfikacji funkcjonalności OpenThread: Silk
Twórz OpenThread dla prawdziwych urządzeń z włączoną funkcją OTNS
Użyj interfejsu internetowego OTNS-Web do monitorowania stanu sieci Thread utworzonej przez uruchomienie przypadków testowych Silk

Ten codelab koncentruje się na używaniu Silk z OTNS. Inne funkcje Silk i OTNS nie są objęte gwarancją.

Co będziesz potrzebował

Sprzęt komputerowy:

6 płyt dev Nordic Semiconductor nRF52840
6 kabli USB do Micro-USB do podłączenia płyt
rozdzielacz USB

Oprogramowanie:

Linux x86_64.
Git .
Przejdź na wersję 1.11+ .
Przeglądarka internetowa. OTNS-Web wykorzystuje przeglądarkę internetową do wyświetlania symulacji.

Wymagania wstępne:

Ukończ wcześniejsze podstawowe Codelabs

Thread Primer . Aby zrozumieć, czego uczy ten Codelab, musisz znać podstawowe pojęcia związane z Thread.
Zbuduj sieć Thread z płytami nRF52840 i OpenThread . Ten Codelab zakłada, że pomyślnie zbudowano sieć Thread.
Symuluj sieci wątków za pomocą OTNS . Ten Codelab zakłada, że pomyślnie uruchomiłeś narzędzie OTNS.

Sprawdzanie wymagań wstępnych pakietu

Upewnijmy się, że spełnione są wszystkie wymagania wstępne.

Uruchom, which otns aby sprawdzić, czy otns wykonywalny otns można przeszukiwać w $PATH .
Uruchom which wpantund aby upewnić się, że wpantund jest dostępny.
Upewnij się, że pakiety narzędzi ARM GNU, J-Link i nrfjprog są dostępne.
Upewnij się, że można utworzyć plik binarny OpenThread, uruchamiając make -f examples/Makefile-nrf52840 w folderze openthread .

Uwaga: w celu uzyskania wskazówek dotyczących konfiguracji zapoznaj się z dokumentacją, do której prowadzą łącza. Warunek wstępny nr 1 dotyczy sieci Simulate Thread Networks przy użyciu OTNS, a inne pochodzą z sieci Build a Thread z płytami nRF52840 i OpenThread .

Aby sklonować Silk i skonfigurować środowisko, uruchom następujące polecenia w katalogu źródłowym:

$ git clone https://github.com/openthread/silk.git
$ cd silk
$ ./bootstrap.sh
$ sudo make install-cluster

Zdefiniuj plik konfiguracji sprzętu

Aby umożliwić Silk zebranie dostępnych testowych zasobów sprzętowych podłączonych do twojego komputera, zdefiniuj plik hwconfig.ini w następującym formacie:

[DEFAULT]
ClusterID: 0
LayoutCenter: 300, 300
LayoutRadius: 100

[Dev-8A7D]
HwModel: Nrf52840
HwRev: 1.0
InterfaceSerialNumber: E1A5012E8A7D
USBInterfaceNumber: 1
DutSerial: 683536778

Narzędzie o nazwie usbinfo jest instalowane jako część Silk, którego można użyć do znalezienia numeru seryjnego interfejsu i numeru interfejsu USB. DutSerial to numer SN wydrukowany na chipie lub wyświetlany przez usbinfo dla produktów J-Link.

Pola LayoutCenter i LayoutRadius w sekcji [DEFAULT] definiują kształt układu, gdy urządzenia są wizualizowane w interfejsie WWW. Dobrym punktem wyjścia może być ustawienie ich na przedstawione tutaj wartości.

Następnie definiuje sekcję dla każdego urządzenia testowego i dostarcza odpowiednich informacji o sprzęcie.

Budowanie obrazu i flashowanie

Domyślnie urządzenia OpenThread nie emitują komunikatów związanych z OTNS. Aby umożliwić płytom deweloperskim wysyłanie komunikatów o stanie do protokołów interfejsów, które są niezbędne do wizualizacji OTNS, uruchom następujące polecenie w katalogu źródłowym OpenThread, aby zbudować obraz FTD i przekonwertuj go na format szesnastkowy.

$ cd openthread
$ make -f examples/Makefile-nrf52840 clean
$ make -f examples/Makefile-nrf52840 COMMISSIONER=1 JOINER=1 USB=1 OTNS=1
$ cd output/nrf52840/bin
$ arm-none-eabi-objcopy -O ihex ot-ncp-ftd ot-ncp-ftd.hex

Aby flashować tablice, postępuj zgodnie z instrukcjami w kroku 4 instrukcji Codelab sieci budowania wątków, aby użyć nrfjprog . Następnie podłącz wszystkie płyty przez port USB nRF do komputera głównego. Ten sam zestaw kabli USB do Micro-USB można odłączyć od portów J-Link i podłączyć do portów nRF USB na płytach dev nRF52840. W ten sposób można przeprowadzić test przy użyciu tylko tych 6 kabli. Aby uniknąć kłopotów, użyj 12 kabli i podłącz je do obu portów.

Uruchomienie OTNS z domyślnymi parametrami umożliwia użytkownikowi symulację sieci Thread. Aby użyć go jako narzędzia do wizualizacji rzeczywistej sieci fizycznej, uruchom go z:

otns -raw -real -ot-cli otns-silk-proxy

Te argumenty mówią OTNS, aby spodziewał się komunikatów gRPC i UDP, które opisują sposób wizualizacji sieci Thread, zamiast uruchamiania wielu procesów ot-cli celu symulacji sieci. Twoja przeglądarka powinna automatycznie otworzyć stronę wizualizacji z pustym płótnem.

Silk to w pełni zautomatyzowana platforma testowa do walidacji funkcji, funkcji i wydajności systemu OpenThread na rzeczywistych urządzeniach. Instrukcje zawarte w projekcie README opisują, jak z niego korzystać.

Plik silk_run_test.py znajdujący się w silk/unit_tests daje ci przewagę. Silk zapewnia wsparcie OTNS podczas uruchamiania przypadku testowego. Ponieważ usługa trybu rzeczywistego OTNS już działa lokalnie, musimy po prostu zmodyfikować plik silk_run_test.py z żądanymi lokalizacjami dla wyjściowego pliku dziennika, wejściowych skryptów testowych i pliku hwconfig.ini . Argument -s localhost nakazuje Silkowi wysyłanie komunikatów OTNS do localhost .

Na przykład, można uruchomić test o nazwie ot_test_form_network.py używając następujących modyfikacji pliku silk_run_test.py . /opt/openthread_test/ to domyślna ścieżka, której Silk używa do zapisywania dziennika i pliku konfiguracyjnego, ale możesz użyć dowolnej ścieżki.

silk_run_test.py

import datetime
import os

from silk.tests import silk_run

RESULT_LOG_PATH = '/opt/openthread_test/results/' + 'silk_run_' + \
                  datetime.datetime.today().strftime('%m-%d') + '/'
CONFIG_PATH = '/opt/openthread_test/'

os.chdir('~/src/silk/silk/tests/')

timestamp = datetime.datetime.today().strftime('%m-%d-%H:%M')

run_log_path = RESULT_LOG_PATH + 'test_run_on_' + timestamp + '/'

argv = [
    'tests/silk_run.py',
    '-v2',
    '-c', CONFIG_PATH + 'hwconfig.ini',
    '-d', run_log_path,
    '-s', 'localhost',
    'ot_test_form_network.py'
]

silk_run.SilkRunner(argv=argv)

Wizualizacja topologii utworzonej sieci pojawi się w interfejsie WWW OTNS.

W lewym górnym rogu wyświetlane są statystyki wizualizacji, wersja OT i tytuł testu. W lewym dolnym rogu znajdują się elementy sterujące okna dziennika, które jest pokazane po prawej stronie. Początkowo węzły są dodawane, ale nie jest tworzona żadna sieć. W miarę postępu testu zmieniają się tryby i role każdego węzła oraz tworzone są łącza.

Gratulacje, pomyślnie przeprowadziłeś test Silk na fizycznych urządzeniach Thread i zwizualizowałeś go za pomocą OTNS!

Wykonałeś test Silk przy użyciu płyt rozwojowych, które są flashowane oprogramowaniem sprzętowym obsługującym OTNS. Płyty zgłaszają swój status do serwera Silk, który monitoruje i agreguje je wszystkie oraz wysyła je do usługi OTNS wraz z innymi informacjami testowymi. OTNS działający w trybie rzeczywistym wizualizuje sieć Thread w interfejsie WWW.