关于K3的OpenWrt

 

二手区闲逛收来的K3,使用了半年感觉还是非常值的,前一篇主要是记录了为K3编译固件的过程以及OpenWrt 19.07更新的情况,本文记录了当时收集的信息,然后就是分享下使用体验;另外还补充了K3的160MHz测试

二手区闲逛收来的K3,使用了半年感觉还是非常值的,前一篇主要是记录了为K3编译固件的过程以及OpenWrt 19.07更新的情况,本文记录了当时收集的信息,然后就是分享下使用体验;另外还补充了K3的160MHz测试

前言

某一天在学校的二手区闲逛,看到了有K3,确认了K3即将得到OpenWrt官方的支持,并且网络上也有勉强可用的固件,加之一直很期待一台高性能的,无线强劲的OpenWrt路由器(价格要可以接受才行),最后抱着改善家里的无线网络覆盖的想法决定尝试一下

所幸“漏油”问题已经通过更换铜片+硅脂的解决了,解决下细枝末节的问题就好了;于是就有了个人Github的三个K3相关的仓库,之后也就是无心插柳地有人fork和编译了固件,为部分人解决了K3屏幕相关的问题,接着就是有人反馈了问题…莫名其妙就“维护”了一段时间,本来想着有朝一日能够为OpenWrt贡献下代码,一番了解之后还是觉得对这个了解的不多,于是再次公开下已知的情报吧

K3相关

硬件

斐讯K3 A1版

  • CPU: BCM4709C Cortex A9 1.4GHz 40nm制程
  • RAM: 512MB DDR3-1600
  • flash: 128MB NAND Flash
  • 无线芯片: BMC4366 * 2, 4×4 MU-MIMO
  • 功放: SKY2623L + PA5542
  • 接口: 千兆 wan 口 + 千兆 lan 口 * 3 + USB 3.0

硬件上跟华硕的AC88U差不多,信号在acwifi的测试中相当强悍,做AP的效果不错,遗憾是K3没有160MHz的频宽,无法适配市场上现有的一批廉价的2x2的1.7G网卡;硬件上明显的缺点是芯片的制程太过落后,发热感人

存在的问题

最开始刷上的是Snapshot固件和论坛上的一些固件

  1. K3的屏幕信息显示不支持而且只能常亮,据说添加了补丁,应该还是要自行编译安装k3screenctrl的

  2. 开源的驱动的信号,可以说几乎没有,即使是在路由器旁边都只有10Mbps的速度,但是在调节频段之后勉强可用,就是协商速度不高,LuCI的无线界面显示的频宽仅有20MHz,考虑到稳定性一般还是不适合日常使用

社区有人已经针对snapshot做了修改和编译,解决了以上两个问题,作为路由器基本上已经可以用了,但是有以下遗憾:

  1. 固件基于uclibc的c库编译,官方源软件部分不能使用,我尝试的opkg安装的大部分软件不能用

  2. 自带的软件又太多,K3的发热本来就大,太多软件带来的负担更大

  3. 作者的工作相当的出色,但是后续没有更新以及没有开源公布细节,想自己定制变得很困难(只想要个原生、纯净的版本)

最后还是要自己动手,但是完全可以参考上面的固件来编译,然后我就打开了Github,找K3的屏幕和无线方面可用的资源

解决方案

主要解决的还是屏幕和无线信号两个问题,因为参考的东西比较杂(东拼西凑),但是还是想记录下这一段历史:

最早要追溯到2017年updateing的【测试】K3 的 LEDE(更新部分屏幕支持),最主要的是逆向做出了k3screenctrl使得屏幕显示有了开源支持

  1. 所有代码的基础:

  2. 指出问题:

屏幕组件

屏幕包括四个部分:屏幕控制程序,luci-app-k3screenctrl,屏幕界面信息更新脚本以及综合以上的编译设置文件

zxlhhyccc/Hill-98-k3screenctrl 已经给K3屏幕开启了7屏的基础上,使用 K3 openwrt18.06.02 固件中的/lib/k3screenctrl/下的sh文件做了替换

搭配的 luci-app 是根据固件的LuCI文件修改的 lwz322/luci-app-k3screenctrl

最后使用修改自 lean/lede 中的编译文件 lwz322/k3screenctrl_build 编译

基本情况可以参考下图:

  • 第一屏:升级界面
  • 第二屏:型号(硬件版本型号H/W全部显示为A1),MAC,软件版本
  • 第三屏:USB与网口接入情况
  • 第四屏:网速以及2.4G和5G WiFi的接入客户端数量
  • 第五屏:天气,时间
  • 第六屏:WiFi信息:SSID和密码(可选隐藏)
  • 第七屏:已接入终端和网速(只统计IPv4转发)

上面主要是接近官方固件的屏幕信息显示,针对新版本通过修改脚本,添加了在前两屏更多信息的显示的选项,默认开启,如下

  • U:0.14 R:8%:CPU负载 内存占用百分比(和第二屏的软件版本显示的一样)
  • up 10:47:运行时间
  • H/W: 48*C:CPU温度
  • MAC地址: OpenWrt 19.07.0:系统版本号

无线固件

直接使用了社区的无线固件,貌似和lean的仓库中的k3-brcmfmac4366c-firmware一样,

其他的固件可以参考/Hill-98/phicommk3-firmware做替换,固件在OpenWrt的/lib/firmware/brcm/目录下

使用体验

无线

当前想要作为无线路由使用的话是肯定要换无线固件的,我的7260AC网卡在近距离(同一个房间内)使用iperf3测试下载和上传速度,5G的实际传输速度300Mbp左右,5M,相隔两堵墙的情况下200Mbps左右,再远一点100Mbps,三堵墙就GG了,鉴于7260AC性能一般,而一般吹无线性能都列出的是遇到的最大速率,K3的这个值可以到500Mbps(2x2的情况下),在我使用的OpenWrt的路由器中是最好的(一般隔一墙就GG)

对比之前家里用的荣耀路由Pro(当时比较迷信华为的产品),在同样的位置K3可以满速,而前者已经是没有信号了,据说K3的无线功率相当的高(超出国标的那种),发热也很大,连接着两台设备的情况下,温度可以到70以上(还是改了散热的情况下)

尽管标称AC3150,参考简说各种wifi无线协议的传输速率,K3是 4X4 MIMO + 80MHz + 1024-QAM = 2100Mbps ,单设备连接下达到这个速度需要PCE-AC88这个级别的网卡,结合现在的无线网卡市场(2X2 160Mhz网卡廉价且产品多),信号和速率方面其实已经难以和现在中端以上的路由器(200+)拉开差距了,相比其他的OpenWrt路由,K3只有信号强度有较大的实用价值,剩下的没有绝对的优势(如果不考虑外观的话)

注:多设备连接的MU-MIMO的情形,现在的OpenWrt还不支持,从这方面来说OpenWrt路由器不适合做高性能的AP

下面就是问题:

  • 据说无线的功率一直会固定在一个较高的值,在夏天温度比较高,而OpenWrt无法读取无线的温度
  • 另外一个已经查不到在哪里看到的了,但是偶尔出现过:在一段高速传输之后会出现无线不稳定的情况,只有重启无线才能恢复,具体表现就是在做无线测速的时候,突发的无线丢包,跳ping;

不怎么影响使用但是存在的问题

  • 无线偶尔会出现Not Associate的情况,需要重启(用过的OpenWrt都有这个问题)
  • 查看无线连接部分都只有20MHz的频宽(实测发现是80MHz)

屏幕

很多人说屏幕非常鸡肋,这么说没有问题,具体表现在:

  • 路由器是属于那种被遗忘的设备,被置于角落,只要不出问题,没有人会想起来,
  • 屏幕能够显示信息的极为有限,屏幕固件本身已经写死了部分模版,能够自行定制的只有几行的几个字节
  • 有人存在屏幕睡死甚至是屏幕组件导致的资源占用过高之类的问题

再说下脚本部分提供的功能的缺陷:

  • 屏幕流量统计基于iptable的IPv4 Forward,然而再开启硬件转发的时候是统计不到的
  • 屏幕路由网速监测基于默认的WAN的流量
  • 天气API受限

最后对我来说,在学校生活还是有点用的:

  • 流量统计与速度监控在宿舍共享宽带下有用
  • 部分显示功能可以用来显示:电费用量以及余额,流量使用情况之类的信息

当然还是需要写脚本来获得

CPU运算性能

就以专门为ARM设计的ChaCha20算法以及常用的AES-256-CBC测试,BCM4709@1.4G的单线程openssl加解密速度测试结果如下

root@K3:~# openssl speed -elapsed -evp chacha20
#k3
 type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes  16384 bytes
 chacha20         41251.72k    88523.18k    93098.98k    98190.37k    92384.53k    93584.75k          
 aes-256-cbc      24429.85k    27700.11k    30198.27k    30665.23k    29156.44k    29420.67k    

对比近几年主流的MT7621@880MHz以及更早的MT7620@580MHz单线程测试结果

#K2P
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes  16384 bytes
chacha20         15635.27k    25852.26k    29409.89k    30429.13k    30748.58k    30835.67k
aes-256-cbc       7234.99k     8504.77k     8930.74k     9059.51k     9071.08k     9090.13k
#Y1
type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes  16384 bytes
chacha20         10284.77k    17029.01k    19675.48k    18671.27k    20179.63k    20025.49k
aes-256-cbc       4877.62k     5635.73k     5527.98k     6159.36k     5644.29k     6100.31k

AES的测试结果大幅领先应该是得益于架构上的优势(BCM4709是ARMv7架构,不支持AES硬件加速,但是相比MIPS还是有优势的),就是日常使用温度比较高(40nm制程落后)

这里顺带提一下ARMv8架构的斐讯N1,Amlogic S905,ARM Cortex-A53 x 4@1.51Ghz

type             16 bytes     64 bytes    256 bytes   1024 bytes   8192 bytes  16384 bytes
chacha20         62175.16k   129886.44k   258250.75k   283707.39k   298423.64k   299641.51k
aes-256-cbc      90619.15k   257628.35k   466210.05k   598629.38k   655471.96k   659952.98k

N1的CPU因为有AES硬件加速,对比上面就是吊打了

功耗

先说个有趣的事情,因为自带的电源适配器太占插座了,我使用了 QC2.0的手机充电器 + 诱骗器 + USB-DC线 提供一个12V的供电,然而诱骗失效了,5V的电压下,路由器居然可以正常的工作,这意味着可以使用USB-DC线接到高输出的USB插座上给K3供电,这个也和功耗有关:

实测,开机及待机状态下功率在10W左右,如果遇到CPU占用较高或者高速无线传输峰值功耗可以到18W(360插座依然强而有力),使用5V和12V USB-DC的时候出现过几次无法开机的情况,所以稳定性还是一般的

对比MT7261的K2P,峰值功耗15W,但是平时使用就只有6W左右,K3的电费有些不太划算

K3 160MHz

测试固件来自恩山论坛:解锁160MHz?发一个从华硕RT-AC88U提取的最新驱动

结论

  • 只能说K3有160MHz了,可以使用(80MHz的设备也可以连接),9260AC上协商速度可以到1.73G,但是测试的速率优势不显著,最糟糕的是160MHz下的信号覆盖不如现在主流价位的路由器(200+)
  • 论坛里有人用AX200跑出了800Mbps+的下行速率,这个有待进一步测试(非常抱歉本文没有激动人心的结果)
  • 稳定性,就测试期间而言都是可以的,没有出现速度突然崩盘的情况,但是这个需要长期的使用来体验
  • 实用性,个人觉得新固件的实用性暂时不如旧固件,160MHz启动慢(5G信号不能被搜索到),并且80MHz下使用AC9260测速时,会有一段时间速率在100Mbps以下,一段时间后才能达到满速

因为是居家环境,测试期间有诸多不可控因素,这里仅模拟日常使用的场景,部分量化的结果仅供参考

测试环境

设备

路由器是K3的A1版本,已改散热

  1. 台式机的Intel 9260AC网卡:2T2R支持160MHz 1.73Gbps
  2. 移动端测试:iPad Pro 10.5:2T2R 866Mbps
  3. 笔记本的Intel AC7620网卡:2T2R 866Mbps,这块网卡比较老了,感觉不是很好

设置

路由器无线地区设置为澳大利亚(AU),80MHz的频段为149,36频段的速度和信号覆盖和149差别很大,附近只有一个36频段的其他信号干扰,无线功率默认(31dbm?有人说20dbm吞吐量最大是怎么回事)

160MHz的情况与说明

1568145613985

  • 国内只有设置为36频段时160MHz才可用,按理来说地区选为AU的情况下100频段应该也可以用160MHz,但是实测加密部分空白,故判定为日常不可用
  • 160Mhz在切换后,需要一段时间(几分钟)才可以被搜索到,并且新固件的两种频宽下,测试达到300+都需要等一段时间(刚开机测速70+,一段时间后才能到较快的速度)
  • 在9260AC连接K3的情况下,5G WiFi的协商速率可以达到1.73Gbps,但是条件比较苛刻,如:2m左右,无遮挡物,调到一定的天线夹角,一般不超过1.5Gbps,但是对固定位置的台式机而言,测速表现和协商速率无明显关系

测试软件

  • 测速采用的是iperf3,参数为-P5 -R,即五个线程的TCP下行测速(去掉-R就是上行了)
  • 延迟测试采用atkkping,以最快的速度ping 5000个包
  • 信号覆盖测试采用Netspot绘图

信号覆盖测试

首先是大家最关心的160MHz下的速度情况,先让我们看下160MHz模式下的7620AC的信号表现(左起图一):

image-20200305074117131

左起图二和图三分别是新旧无线固件在149频段,80MHz频宽下的信号表现,两者是非常接近的,都属于比较优秀的水平

注:路由器放在图二红色区域位置,MD5:18eef 的固件名称如图,可以在Hill98的仓库找到,cad5e为新无线固件

因为两次测试的时间间隔较长,采点情况不一样,加上各种随机因素的影响,信号覆盖仅供参考,可以说的是此图还是可以看出部分明显的信号强度差距的

速度测试

使用iperf3测试上图的A, B, C三个点位(下载/上传 Mbps),多次测试,按照合理性综合了下结果,总体来说能够得到的结论就是:160MHz的覆盖不佳(比现在200+价位的路由器相比应该没什么优势),与上面的信号覆盖测试相符

A点就是近距离,主要是上探峰值速率(取多次测试的最大平均值),B点隔一堵墙(但是没有关门,其实开关门对信号影响挺大的),C点就是家里信号最差的地方

1,2,3分别是AC9260,iPad以及AC7620

  A1 A2 B2 C2 A3 B3 C3
18eef 80MHz 400/400 430/310 450/330 370/180 400/340 300/240 110/45
cad5e 80MHz 450/500 440/430 410/400 320/160 350/330 240/130 150/80
cad5e 160MHz 460/520 320/300 270/180 70/30 400/200 200/90 20/10

丢包与时延测试

多次测试所有固件和设置在B点的平均时延1ms以内,丢包率为0,我认为出现延迟波动一般是AC7620的问题