基于mac80211_hwsim搭建WiFi模拟测试环境（下）– 环境搭建与测试

前言

上篇 《基于mac80211_hwsim搭建WiFi模拟测试环境（上）– 前篇介绍》(https://notes.z-dd.online/2026/04/09/%E5%9F%BA%E4%BA%8Emac80211_hwsim%E6%90%AD%E5%BB%BAWiFi%E6%A8%A1%E6%8B%9F%E6%B5%8B%E8%AF%95%E7%8E%AF%E5%A2%83%EF%BC%88%E4%B8%8A%EF%BC%89–%20%E5%89%8D%E7%AF%87%E4%BB%8B%E7%BB%8D/) 主要对其有些概念做了些简单介绍，这篇主要讲讲整个测试环境搭建及进行简单测试。

准备测试框架

获取项目源码：

git clone https://git.w1.fi/hostap.git

安装必要的依赖包：

sudo apt-get install -y build-essential git libpcap-dev libsqlite3-dev binutils-dev libnl-3-dev libnl-genl-3-dev libnl-route-3-dev libssl-dev libiberty-dev libdbus-1-dev iw bridge-utils python-crypto tshark

其他的报错时按需安装就行。

编译测试组件：
进入tests/hwsim目录，可以每个组件单独编译，如下：

cd ../../wpa_supplicant
cp ../tests/hwsim/example-wpa_supplicant.config .config
make clean
make
cd ../hostapd
cp ../tests/hwsim/example-hostapd.config .config
make clean
make hostapd hostapd_cli hlr_auc_gw
cd ../wlantest
make clean
make

也可以使用目录下现成的编译脚本./build.sh

wpaspy：
Python 脚本使用 wpaspy.py 来与 wpa_supplicant 控制接口进行交互，但 run-tests.py 测试脚本会将该（相对）路径添加到环境中，因此无需安装 wpaspy.py

准备内核

主要是启用mac80211_hwsim，检查配置CONFIG_MAC80211_HWSIM=m

其他相关配置

配置用户免密:

测试过程中的某些部分需要 root 权限。目前测试脚本通过 sudo 来获取这一权限。为了能够运行测试，你可能需要配置 sudo 并设置超时时间，避免密码验证很快过期。

直接允许所有用户免密:

sudo visudo
#在文件中添加以下行：
#允许所有用户免密执行所有命令
ALL   ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL
#或者，如果你只想允许特定用户（例如 testuser）免密，可以添加：
#testuser   ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL

运行测试

运行完整测试用例集的最简单方法是执行 tests/hwsim 目录下的 run-all.sh 脚本。
该脚本会调用 start.sh 来加载 mac80211_hwsim 内核模块，并启动 wpa_supplicant、hostapd 以及多种测试工具。
随后使用 run-tests.sh 执行所有已定义的测试用例，最后通过 stop.sh 停止相关程序并卸载内核模块。

run-all.sh 还支持在不同条件下运行同一套测试用例：

# run normal test cases
./run-all.sh

# run normal test cases under valgrind
./run-all.sh valgrind

# run normal test cases with Linux tracing
./run-all.sh trace

# run normal test cases with multi channel support (see details below)
./run-all.sh channels=<num of channels>

对于手动测试，可以使用 ./start.sh 来初始化接口和程序，并使用 run-tests.py 来执行一个或多个测试用例。通过命令行参数 -d（输出更详细的调试信息）和 -q（输出更简洁的信息）可以控制 run-tests.py 的输出详细程度。使用 -f <模块名>（指向 test_<模块名>.py 文件）可以指定运行某个文件中的所有测试用例。在命令行最后加上测试名称可以指定运行单个测试用例（例如：./run-tests.py ap_pmf_required）。

需要注意的是，部分测试要求驱动程序支持多信道并发操作才能运行。如果驱动程序不支持多信道，这些测试将被跳过。要启用多信道支持，需要通过参数将支持的信道数量传递给 run-all.sh 或 start.sh。

测试结果及日志

run-all.sh 会将调试日志输出到 logs 子目录(logs/<timestamp>/)下（如果环境变量中设置了 $LOGDIR，则使用该目录）。日志文件名包含当前的 UNIX 时间戳以及用于标识具体日志类型的后缀：

日志文件 内容 用途
run-tests.log 主测试日志,记录所有测试用例的执行状态 查看汇总结果的主要文件
*.log 单个测试用例的 Python 脚本调试输出 分析具体测试步骤
*.log0/1/2 wpa_supplicant 调试日志 (wlan0/1/2) 客户端侧协议交互
*.hostapd hostapd 调试日志 AP 侧协议交互
*.hwsim0 wlantest 调试日志 无线帧捕获统计
*.hwsim0.pcapng 完整无线帧抓包 (pcapng 格式) 协议级分析,可用 Wireshark 打开
*.hwsim0.dec.pcapng 解密后的抓包 (自动提取 PTK/PMK 解密) 查看加密的管理帧和数据帧
*.ptks / *.pmks 自动提取的加密密钥 wlantest 解密用
*.dmesg 内核日志 (如启用 -D) 内核态问题排查
*.dat Linux tracing 数据 (如启用 -T) 内核 skb/mac80211/cfg80211 跟踪
*.dbus D-Bus 消息记录 D-Bus 接口测试
*.kmemleak 内核内存泄漏报告 (如发现) 内核内存问题

基于VM测试（推荐）

前面，为了不破坏和影响自己的开发机环境，本来打算使用QEMU的虚拟环境来跑这个测试集，所以就有了这篇记录：

后面发现测试框架中就原生支持了基于VM测试。
tests/hwsim/vm目录下的脚本允许在 KVM 虚拟机或 UML（用户模式 Linux）程序中运行 hwsim 测试。

设置步骤

准备步骤跟前面的类似，编译准备启用mac80211_hwsim的内核，但需要注意：由于会使用宿主机的文件系统，因此内核架构必须与宿主机相同！

推荐运行 UML 内核，因为它可以利用 UML 的时间旅行模式优化掉所有的 sleep() 或内核定时器，从而大大提高测试效率（在 24 核 CPU 上使用 parallel-vm.py，可以在 5 分钟内运行约 3200 个测试）。

安装必要工具：至少需要安装 kvm；如果需要追踪功能，还需安装 trace-cmd；如果需要 valgrind 等工具也可一并安装。

创建一个 vm-config 文件，并在其中设置 KERNELDIR 选项（参考 vm-run.sh 脚本）。或者直接指定环境变量：

export KERNELDIR=/home/xxx/kernel-source/linux-stable/

如果要用 valgrind，还需增加内存大小。

现在你可以运行 vm-run.sh 脚本，它将在虚拟机内使用你系统的根文件系统（只读方式）执行测试。你给脚本传入的选项会直接传递给 run-all.sh，具体可参考该脚本说明。

加速测试

为了加速测试，可以同时运行多个虚拟机，并将测试用例分配到所有虚拟机上。如果宿主机有足够的内存和 CPU 资源，这可以显著缩短完整的测试周期。使用以下命令运行：

./parallel-vm.py <虚拟机数量> [参数..]

代码覆盖率分析

用户空间代码覆盖率分析

可以通过以下命令行从测试运行中生成 wpa_supplicant 和 hostapd 的代码覆盖率报告：

./vm-run.sh --codecov [其他参数..]

该命令会将 wpa_supplicant 和 hostapd 的独立副本构建到一个虚拟机可写的目录中，用于收集 gcov 数据。测试运行结束时，使用 lcov 生成报告。

内核代码覆盖率分析

要进行内核代码覆盖率分析，需要重新配置内核，包含以下选项：

CONFIG_GCOV_KERNEL=y
CONFIG_GCOV_PROFILE_ALL=y

虚拟机内的脚本会自动将 gcov 数据从虚拟机复制到 logs 目录。要对这些数据进行后处理，你需要使用 lcov，并执行以下命令：

cd /tmp/hwsim-test-logs/<时间戳>
lcov -b <内核源码目录> -c -d gcov/ > gcov/data
genhtml -o html/ gcov/data

然后在浏览器中打开 html/index.html。

注意：在这种情况下，你需要在测试运行期间保留内核的构建目录和源码目录。

其他

这里只是简单地介绍搭建环境和进行简单测试，更多进阶用法这里不再赘述，比如增加和修改测试用例，数据库存储测试结果并分析等，等后面自己玩明白了再记录，哈哈！