1.主动网络探测
所谓主动探测，就是在触发了某些条件后，主动的进行网络探测，并按照一定的条件检查出是否是弱网状态。百度App自研了主动探测组件，如下图所示。
1.1策略层
探测策略层通过多种策略的组合，使主动探测的即时性和准确性得以大大提高，我们结合上面的策略层图来解释下检测维度的意义。
我们分别在网络请求成功和失败的时候触发了弱网检测的逻辑。主要分为如下三种逻辑。
1）成功时，如何判断进入弱网状态？检查weakhttprtt的阈值，这个值取决于业务的设置（一般这个值会针对特殊场景的请求取95分位或者更大分位的值），大于这个值就会进入弱网检测，为了防止频繁触发探测加了时间间隔维度，目前定义的是10分钟。从线下模拟测试来看，只要大于这个阈值，检测结果必然是弱网状态。
2）成功时，如何判断退出弱网状态？检查goodhttprtt的阈值，这个值取决于业务的设置（一般这个值会取整体网络的95分位或者更大分位的值），小于这个值证明要切换回正常网络状态，为了防止频繁触发探测加了时间间隔维度，目前定义的是30秒。从线下模拟测试来看，只要小于这个阈值，检测结果必然是正常状态。如果大于或者等于这个阈值，也不能证明一定不是正常网络，所以也需要发起网络探测，但是由于这是在成功回调里，频次会很高，所以我们加上时间间隔的限制30秒，还加入了次数的限制，连续成功次数%次数阈值（4次）等于0。但这看起来还是频次有点高，所以我们引入了阶梯递增机制，随着次数的增长，成60秒几何倍数增长。
3）失败时，如何判断进入弱网状态？首先会判断连续失败次数，连续失败次数/次数阈值（2次）等于1并且连续失败次数%次数阈值（2次）等于0，相比成功，失败的次数检查较为苛刻，主要还是考虑多次触发网络检测损耗性能。
进入弱网状态后，就会触发基础能力层的ping和dns query的探测。
1.2基础能力层
探测基础能力层，主要提供弱网检测的手段，一是dns query，一是ping，百度App使用C++实现了这两个能力。为什么要选用这两种手段呢？我们在系列二中介绍过，一个网络请求，分为DNS-》TLS-》TCP-》数据传输 四个阶段。想判定网络连通性主要在DNS和TCP阶段，所以dns query和ping就是用来检测这两个阶段的连通性手段。dns query向百度核心域名mbd.baidu.com发起dns查询，查询的DNS服务器为系统配置的DNS服务器（iOS通过res_ninit函数构建一个__res_state的结构体，Android通过systemproperty获取net.dns1和net.dns2的值，便可获取系统配置的DNS服务器），DNS查询的超时时间为3s。ping的目标地址为百度核心域名mbd.baidu.com，ping的次数为两次，每次超时时间是默认的1s。
判断出弱网状态后，会将结果提供给接口层。
1.3接口层
接口层主要提供主动探测出来的网络状态，目前包括GOOD，BAD，UNKNOWN，OFFLINE。
1）GOOD：dns查询成功并且ping也成功，即标记为GOOD状态。
2）BAD：ping失败一次标记为BAD状态。
3）UNKNOWN：初始状态或者识别不出来状态为UNKNOWN状态。
4）OFFLINE：dns server错误（没有获取到要发送的DNS server地址），网关错误（读取/proc/net/route文件内容失败），发送dns错误（发送dns数据出错），ping读写错误（ping的过程中读写错误），接收dns错误（接收dns数据出错），ping地址错误（ping地址是空），dns未知域名错误（dns没有查询到域名错误），初始化icmp错误（初始化icmp失败），dns udp错误（创建UDP socket失败），即标记为OFFLINE状态。
2.被动网络采集
所谓被动采集，就是每一次网络请求的所有细节都进行记录，并按照一定的条件将原始信息进行上报，上层再根据条件判断是否是弱网状态。百度App基于cronet的NQE（Network Quality Estimator）进行了二次订制开发。
首先我们讲解下需要采集的数据，包括tcprtt、httprtt、throughput三个维度，如下图所示。
1）tcprtt，基于posix和windows的socket编程接口来获取tcprtt。获取时机在连接完成，读完成和写完成。
2）httprtt，基于HTTP协议栈实现，通过计算接收response数据开始和开始发送的时间差，来获取httprtt。获取时机在读首包完成时。
3）throughput，通过上面的计算公式需要获取bytes和时间，基于posix和windows的socket编程接口来获取bytes。获取时机在读完成时记录接收的bytes，在写完成时记录发送的bytes。时间的获取在吞吐量管理模块里完成，下面会讲到。获取时机在请求完成和请求销毁时。
如下为被动网络采集的整体架构图。
1.1能力层
能力层内容上面我们已经讲过，主要采集tcprtt、httprtt、throughput三个维度的数据。
1.2策略层
被动采集策略层通过多种策略的组合，降低各种采集数据的上报时机，降低性能的影响。
1）套接字管理模块，首先负责获取tcprtt的值，如何获取tcprtt呢？通过getsockopt函数获取tcp_info结构体里的tcpi_rtt值。其次由于tcprtt的上报频次比较频繁，所以做了1秒的时间间隔上报限制。
2）吞吐量管理模块，负责吞吐量的计算，上面介绍了计算公式，从网络活动监控器模块获取bytes，但吞吐量的计算单位是bits（位），所以将bytes乘以8。只有GET请求会被列入统计计算，并且至少要累计5个请求后才能开始统计计算。排除精准度的干扰，比如localhost，私有子网上的主机，特定用途子网主机，可参考RFC1918。
3）网络质量管理模块，从套接字管理模块获取tcprtt，从吞吐量管理模块获取吞吐量，并且在HTTP协议栈读首包完成时获取httprtt。获取到这三个值后，需要经过一些策略限制上报的频次，10秒间隔的限制；网络类型不能是UNKNOWN（1.3的第三部分会详细讲解）；网络不能频繁切换；rtt和吞吐量总大小各300个。
1.3接口层
接口层主要提供被动采集出来的网络状态，目前包括GOOD，BAD，UNKNOWN，OFFLINE。
1）GOOD：3G和广义的4G，任一条件满足标记为GOOD状态。通过阈值标记3G和广义的4G，httprtt大于等于273ms，tcprtt大于等于204ms，即标记为3G状态。小于这两个值被标记为广义的4G，所谓广义的4G包含4G、WiFi、以及质量较好的各种接入网络。
2）BAD：慢2G，2G和httprtt大于1.31秒，任一条件满足标记为BAD状态。通过阈值标记慢2G和2G，httprtt大于等于2.01秒，tcprtt大于等于1.87秒，标记为慢2G。httprtt大于等于1.42秒，tcprtt大于等于1.28秒，标记为2G。httprtt大于1.31秒，为百度App的Feed刷新业务阈值。
注：上面涉及的时间值为nqe内部的机制，具有普适性。
3）UNKNOWN：非法的httprtt，tcprtt，吞吐量，任一条件满足标记为UNKNOWN状态。何为非法？值为-1为非法，那什么条件被标记为-1呢？首先初始化时会被标记为-1，其次在从来没有获取到过httprtt，tcprtt，throughput的值时，会使用本地默认的值做为判断标准，这是一种容错处理。
4）OFFLINE：依赖平台能力进行判断，Android平台依赖ConnectivityManager获取NetworkInfo，通过NetworkInfo的isConnected获取是否连接，如果未连接则判断为OFFLINE状态，如果NetworkInfo为空则判断为OFFLINE状态。
六、弱网状态下百度App如何改善用户体验
