CN101453390B - 一种双平面二层通信的测试方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双平面二层通信的测试方法，该方法包括：配置双平面交换单元，并设置交换单元、交换平面和单板端口的对应关系；依据需要测试的源单板、目的单板和交换平面，构造测试命令，并将测试命令发送给源单板；源单板依据测试命令构造测试请求帧；并依据需要测试的交换平面，通过对应的单板端口将测试请求帧发送给目的单板；目的单板依据测试请求帧构造测试应答帧，并从需要测试的交换平面发送给源单板；本发明还公开了一种双平面二层通信的测试系统，基于本发明的方法和系统，可以使单板间通信的测试在指定的交换平面上进行。

Description

一种双平面二层通信的测试方法和系统

技术领域

本发明涉及通信领域内单板间的通信诊断测试实现技术，特别是指一种双平面二层通信的测试方法。

背景技术

在先进的电信计算平台(ATCA，Advanced Telecom Computing Architecture)架构机框的分布式系统组网环境中，各刀片单板之间的通信是十分重要的，通常通过配置双平面交换单元，使两者互为主备，或者共同分担负荷的方式来实现单板间的通信，在双平面组网环境中，一般采用通过互联网控制消息协议(ICMP，Internet Control Message Protocol)发送测试请求并统计回复来测试两个单板之间的通信情况；或者使用自定义测试报文，用网络协议(IP，InternetProtocol)或用户数据报协议(UDP，User Datagram Protocol)将报文封装后发送测试请求并统计回复来测试。

但是，以上所述单板间通信的测试方法存在以下弊端：

使用ICMP、IP或UDP封装测试报文是在三层之上，即网络层或者传输层实现的，但是交换工作是在二层，即数据链路层实现的，因为数据链路层相对于网络层或者传输层是低层，而低层相对于高层是透明的，所以在网络层或者传输层上封装的测试报文不能选择指定的交换平面，只能测试单板间的通信情况，而不能测试指定交换平面的通信情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种双平面二层通信的测试方法，使单板间通信的测试可以在指定的交换平面上进行。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种双平面二层通信的测试方法，该方法包括：

配置双平面交换单元，并设置交换单元、交换平面和单板端口的对应关系；

依据需要测试的源单板、目的单板和交换平面，构造测试命令，并将所述测试命令发送给所述源单板；

源单板依据所述测试命令构造测试请求帧；并依据所述需要测试的交换平面，通过对应的单板端口将所述测试请求帧发送给所述目的单板；

所述目的单板依据所述测试请求帧构造测试应答帧，并从所述需要测试的交换平面发送给所述源单板；

所述测试请求帧和测试应答帧的数据结构包括虚拟网桥局域网协议802.1Q以太网帧头和负荷数据：所述802.1Q以太网帧头的数据结构包括：源介质访问控制MAC地址字段、目的MAC地址字段、标记协议标识TPID字段、优先权Priority+规范格式指示符CFI+VLAN ID字段和协议字段；所述负荷数据的数据结构包括：源MAC地址字段、目的MAC地址字段、平面号字段和事件EVENT字段；

根据所述源单板和目的单板的物理位置信息通过设定的二层MAC地址算法计算出所述源MAC地址和目的MAC地址。

其中，所述交换单元包括第一交换单元和第二交换单元；所述交换平面包括第一交换平面和第二交换平面；所述第一交换单元和所述第一交换平面相连接，所述第二交换单元和所述第二交换平面相连接。

该方法还包括：将所述单板端口划分到两个虚拟局域网VLAN，并将所述与单板端口对应的交换平面的平面号设定为单板端口所在VLAN的VLAN ID。

其中，所述测试命令至少包括所述源单板的物理位置信息、目的单板的物理位置信息和需要测试的交换平面信息。

该方法还包括：所述源单板将所述测试请求帧和所述测试应答帧的收发情况反馈给网管。

本发明还提供了一种双平面二层通信的测试系统，该系统包括初始化模块、管理模块、源单板和目的单板，其中：

所述初始化模块，用于配置双平面交换单元，并设置交换单元、交换平面和单板端口的对应关系；

所述管理模块，用于依据需要测试的源单板、目的单板和交换平面，构造 测试命令，并将所述测试命令发送给所述源单板；

所述源单板，用于依据所述测试命令构造测试请求帧；并依据所述需要测试的交换平面，通过对应的单板端口将所述测试请求帧发送给所述目的单板；

所述目的单板，用于依据所述测试请求帧构造测试应答帧，并从所述需要测试的交换平面发送给所述源单板；

所述测试请求帧和测试应答帧的数据结构包括虚拟网桥局域网协议802.1Q以太网帧头和负荷数据：所述802.1Q以太网帧头的数据结构包括：源介质访问控制MAC地址字段、目的MAC地址字段、标记协议标识TPID字段、优先权Priority+规范格式指示符CFI+VLAN ID字段和协议字段；所述负荷数据的数据结构包括：源MAC地址字段、目的MAC地址字段、平面号字段和事件EVENT字段；

根据所述源单板和目的单板的物理位置信息通过设定的二层MAC地址算法计算出所述源MAC地址和目的MAC地址。

其中，所述源单板包括：

第一数据构造子模块，用于依据所述测试命令构造测试请求帧；

第一数据传输子模块，用于接收所述测试命令；还用于依据所述需要测试的交换平面，通过对应的单板端口将所述测试请求帧发送给所述目的单板；还用于接收所述目的单板发送的测试应答帧；或者，

所述目的单板包括：

第二数据构造子模块，用于依据所述测试请求帧构造测试应答帧；

第二数据传输子模块，用于接收所述测试请求帧；还用于将所述测试应答帧从需要测试的交换平面发送给所述源单板。

所述源单板还包括：统计子模块，用于统计所述测试请求帧和所述测试应答帧的收发情况，并反馈给所述管理模块；或者，

所述初始化模块，还用于将所述单板端口划分到两个VLAN，并将所述与单板端口对应的交换平面的平面号设定为单板端口所在VLAN的VLAN ID。

本发明的双平面二层单板通信的测试完全基于二层，即数据链路层来实现，如此可以使单板间通信的测试在指定的交换平面上进行；而且本发明在二层通过802.1Q协议来构造测试帧，进行同一个局域网内单板间通信的测试，这样，本发明的测试方法和系统不需要借助于其他层的协议就可以独立完成单板间通信的测试，简化了整个测试的流程。

附图说明

图1为本发明平面二层通信的测试方法的流程示意图；

图2为本发明双平面交换单元的组网图；

图3为本发明测试帧的802.1Q以太网帧头结构示意图；

图4为本发明测试帧的负荷数据结构示意图；

图5为本发明平面二层通信的测试系统的结构关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

本发明的单板间通信的诊断测试是在二层，即数据链路层进行的，本发明在二层通过802.1Q协议，即虚拟网桥局域网(Virtual Bridged Local AreaNetworks)协议来构造测试帧进行同一个局域网内单板间通信的测试。

图1所示为本发明平面二层通信的测试方法的流程示意图，如图所示，具体的处理流程为：

步骤101，配置双平面交换单元，并设置交换单元、交换平面和单板端口的对应关系。

为系统配置双平面交换单元，如图2所示为双平面交换单元的组网图，如图所示，双平面交换单元包括第一交换单元和第二交换单元，第一交换单元和第一交换平面相连接，第二交换单元和第二交换平面相连接，其中，通过第一交换单元来进行两个单板的通信测试时需要经过第一交换平面；通过第二交换单元来进行两个单板的通信测试时需要经过第二交换平面，并为这两个交换平面设置平面号，如设定第一交换平面的平面号为10，第二交换平面的平面号为20，当然也可以有其他的设置方法。交换单元、交换平面和平面号一经设定，在以后的测试过程中是固定不变的。

在本发明的ATCA架构机框的分布式系统中，每个单板上配置有以太网交 换芯片，交换芯片上有多个交换端口，其中一个交换端口与单板的中央处理器(CPU，Central Processing Unit)连接，另任意选择其中的两个端口作为与交换平面连接的端口，CPU用来构造单板间通信的测试帧。如图2所示，将单板1的以太网交换芯片上的交换端口A和B作为与交换平面连接的端口，并设定端口A与第一交换平面连接；端口B与第二交换平面连接；将端口C作为与单板1的CPU相连接的端口，CPU将构造的测试帧从端口C发送给交换芯片。

将两个与交换平面相连接的端口A和B划分为两个虚拟局域网(VLAN，Virtual Local Area Network)，并将与CPU相连的端口C同时划分在这两个VLAN内。为这两个VLAN分配对应的VLAN ID，端口A所在的VLAN的VLAN ID为10，端口B所在的VLAN的VLAN ID为20，端口C所在的VLAN包括VLAN 10和VLAN 20，并且把与端口A和B连接的交换平面的平面号分别设为VLAN ID：10和20。

当需要测试单板间的通信时，单板上的CPU将构造的测试帧通过端口C发送给交换芯片，交换芯片依据测试帧中的VLAN ID可以确定测试帧从哪个端口出去，并通过哪个交换平面来进行测试。

通过上面的描述可以看出，单板端口、交换单元、交换平面、平面号和VLANID是一一对应的关系，一经设定后，在以后的单板通信测试过程中是固定不变的。

步骤102，依据需要测试的源单板、目的单板和交换平面，构造测试命令，并将测试命令发送给源单板。

用户在网管界面上选择发起测试两单板间通信情况的任务。通过单板的物理位置指定需要测试的源单板和目的单板，并指定需要测试的交换平面，即需要通过哪个交换平面来进行单板间通信的测试。然后构造测试命令，并将测试命令发送给源单板。测试命令至少包括源单板、目的单板的物理位置信息和需要测试的交换平面的信息，如平面号。

本发明中，ATCA架构机框的分布式系统的各个单板由一个主控板进行控制，主控板与各个单板直连。当需要发送单板间通信的测试命令时，先将测试 命令发送给主控板，再由主控板根据测试命令中源单板的物理位置信息将测试命令直接发送给源单板。

步骤103，源单板依据测试命令构造测试请求帧。

源单板的CPU接收到测试命令后开始构造测试请求帧。本发明通过802.1Q协议构造测试单板间通信的测试帧，测试帧包括测试请求帧和测试应答帧，其中，测试请求帧为源单板向目的单板发送的请求测试的数据帧，测试应答帧为目的单板收到测试请求帧后，回复源单板的应答测试的数据帧。

首先，源单板的CPU根据测试命令中目的单板的物理位置信息、并依据设定的介质访问控制(MAC，Media Access Control)地址算法计算出目的单板的二层MAC地址。假设单板的物理位置为：16号机架2框3槽位，根据需要设定单板的二层MAC地址算法，得到该单板的二层MAC地址为：00-D0-00-16-02-03，其中00-D0-00表示单板的设备商代码。当然，二层MAC地址根据需要也可以有其他的算法，此处不再赘述。

源单板的CPU依据自身和目的单板的二层MAC地址以及需要测试的交换平面构造测试请求帧。首先构造带VLAN标记的802.1Q以太网帧头，图3所示为本发明测试帧的802.1Q以太网帧头结构示意图，其中，源MAC地址字段，大小为6个字节，表示源单板的二层MAC地址；目的MAC地址字段，大小为6个字节，表示目的单板的二层MAC地址；标记协议标识(TPID，Tag ProtocolIdentifier)字段，大小为2个字节，该字段的值固定填写为0x8100，表示802.1Q；优先权(Priority)+规范格式指示符(CFI，Canonical Format Indicator)+VLANID字段，其中Priority+CFI字段，大小为4bit，在本发明中全部填充为0；VLANID字段，大小为12bit，VLAN ID是由需要测试的交换平面的平面号转换而来的；协议字段，大小为2个字节，可以填入自定义的单板通信的测试协议号，如可以定义协议字段的值为0xFF0A时，表示该数据帧为测试帧，当然表示测试帧的协议字段的值也可以有其他的设置方法。

测试帧的帧头构造完毕后，构造该测试帧的数据部分，图4所示为本发明测试帧的负荷数据结构示意图，其中，源MAC地址字段，大小为6个字节， 表示源单板的二层MAC地址；目的MAC地址字段，大小为6个字节，表示目的单板的二层MAC地址；平面号字段，大小为2个字节，即需要测试的交换平面的平面号，与VLAN ID相同；事件(EVENT)字段，大小为2个字节，表示测试事件号，如果该测试帧为测试请求帧，那么该字段应填入“Req”；如果该测试帧为测试应答帧，那么该字段应填入“Ack”。当然，表示为测试请求帧或者测试应答帧的EVENT字段的值可以有其他的设置方式，但是设定后在以后的测试过程中是固定不变的。

步骤104，源单板依据需要测试的交换平面，通过对应的端口将测试请求帧发送给目的单板。

源单板将测试请求帧经过源单板上CPU的网口发送给源单板上的交换芯片，交换芯片根据测试请求帧的帧头中VLAN ID字段的值，可以确定该源单板需要通过哪个交换平面进行测试，从而通过交换平面可以确定测试请求帧出源单板的端口。因为单板端口、交换单元、交换平面、平面号和VLAN ID是一一对应的关系，所以由VLAN ID字段的值可以确定对应的交换平面和单板端口。假设端口A对应第一交换单元和第一交换平面，端口A所在的VLAN的VLANID为10，且测试请求帧帧头中VLAN ID字段的值为10，说明该测试请求帧需要通过端口A和第一交换平面发送到目的单板，进行单板间的通信测试。

步骤105，目的单板依据测试请求帧构造测试应答帧，从需要测试的交换平面并发送给源单板。

目的单板接收到源单板发送的数据帧后，首先根据数据帧帧头中的协议字段值来判断该数据帧是否为测试帧，假设协议字段的值为0xFF0A时，表示该数据帧为测试帧。

如果协议字段是0xFF0A，说明该数据帧是测试帧，则读取测试帧负荷数据中的EVENT字段的值。如果EVENT字段的值为Req，则表示该测试帧为测试请求帧，即表示目的单板收到了源单板的测试请求。然后，目的单板根据负荷数据中的源MAC字段、目的MAC字段和平面号字段的值，构造一个测试应答帧，该测试应答帧的负荷数据的EVENT字段填入Ack，并将该测试应答帧从 需要测试的交换平面，即测试请求帧发送来时经过的交换平面回复给源单板。其中，测试应答帧的构造和发送流程与测试请求帧相同，此处不再赘述。

如果目的单板接收到的数据帧不是测试帧，则由系统中相应的协议栈来处理。

需要指出的是，测试请求帧的发送可以根据需要设置为多次发送。具体的可以通过设置定时器的方式来实现，如需要测试从13:00-13:10这段时间内两个单板的通信情况，则可以在定时器上设置测试的起止时间，和测试请求帧的发送周期，如发送周期为1s，则源单板在这段时间内，每隔1s就发送一次测试请求帧，目的单板在收到测试请求帧后马上返回测试应答帧，直到测试时间结束。当然也可以直接设置测试请求帧的发送次数，当达到发送次数时，源单板停止发送测试请求帧。

源单板将收到的测试应答帧进行统计，并将测试时间、测试帧的收发数量、平均延时等信息返回给网管，供用户参考。其中，平均延时可以通过测试时间、测试帧的收发数量以及从发送一个测试请求帧到接收到一个测试应答帧的时长等数据计算得到。

为了实现双平面二层通信测试的方法，本发明还提供了一种双平面二层通信测试的系统，图5所示为本发明平面二层通信的测试系统的结构关系示意图，如图所示，该系统包括：初始化模块10、管理模块20、源单板30和目的单板40，其中，

初始化模块10，用于配置双平面交换单元，并设置交换单元、交换平面和单板端口的对应关系；

初始化模块10还用于将所述单板端口划分到两个VLAN，并将所述与单板端口对应的交换平面的平面号设定为单板端口所在VLAN的VLAN ID。

管理模块20，用于依据需要测试的源单板、目的单板和交换平面，构造测试命令，并将测试命令发送给源单板30；

源单板30，用于依据测试命令构造测试请求帧；并依据需要测试的交换平面，通过对应的单板端口将测试请求帧发送给目的单板40；

目的单板40，用于依据测试请求帧构造测试应答帧，并从需要测试的交换平面发送给源单板30。

源单板30包括：第一数据传输子模块31和第一数据构造子模块32，其中，

第一数据传输子模块31，用于接收管理模块20的测试命令；还用于依据需要测试的交换平面，通过对应的单板端口将第一数据构造子模块32的测试请求帧发送给目的单板40；还用于接收目的单板40发送的测试应答帧；

第一数据构造子模块32，用于依据第一数据传输子模块31接收到的测试命令构造测试请求帧。

目的单板40包括：第二数据传输子模块41和第二数据构造子模块42，其中，

第二数据传输子模块41，用于接收源单板30的测试请求帧；还用于将第二数据构造子模块42的测试应答帧从需要测试的交换平面发送给源单板30；

第二数据构造子模块42，用于依据第二数据传输子模块41接收到的测试请求帧构造测试应答帧。

另外，源单板30还包括统计子模块33，用于统计第一数据传输子模块33中测试请求帧和测试应答帧的收发情况，并反馈给管理模块20。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种双平面二层通信的测试方法，其特征在于，该方法包括：

配置双平面交换单元，并设置交换单元、交换平面和单板端口的对应关系；

依据需要测试的源单板、目的单板和交换平面，构造测试命令，并将所述测试命令发送给所述源单板；

源单板依据所述测试命令构造测试请求帧；并依据所述需要测试的交换平面，通过对应的单板端口将所述测试请求帧发送给所述目的单板；

所述目的单板依据所述测试请求帧构造测试应答帧，并从所述需要测试的交换平面发送给所述源单板；

所述测试请求帧和测试应答帧的数据结构包括虚拟网桥局域网协议802.1Q以太网帧头和负荷数据：所述802.1Q以太网帧头的数据结构包括：源介质访问控制MAC地址字段、目的MAC地址字段、标记协议标识TPID字段、优先权Priority+规范格式指示符CFI+VLAN ID字段和协议字段；所述负荷数据的数据结构包括：源MAC地址字段、目的MAC地址字段、平面号字段和事件EVENT字段；

根据所述源单板和目的单板的物理位置信息通过设定的二层MAC地址算法计算出所述源MAC地址和目的MAC地址。

2.根据权利要求1所述双平面二层通信的测试方法，其特征在于，所述交换单元包括第一交换单元和第二交换单元；所述交换平面包括第一交换平面和第二交换平面；所述第一交换单元和所述第一交换平面相连接，所述第二交换单元和所述第二交换平面相连接。

3.根据权利要求2所述双平面二层通信的测试方法，其特征在于，该方法还包括：将所述单板端口划分到两个虚拟局域网VLAN，并将所述与单板端口对应的交换平面的平面号设定为单板端口所在VLAN的VLAN ID。

4.根据权利要求3所述双平面二层通信的测试方法，其特征在于，所述测试命令至少包括所述源单板的物理位置信息、目的单板的物理位置信息和需要测试的交换平面信息。

5.根据权利要求1所述双平面二层通信的测试方法，其特征在于，该方法还包括：所述源单板将所述测试请求帧和所述测试应答帧的收发情况反馈给网管。

6.一种双平面二层通信的测试系统，其特征在于，该系统包括初始化模块、管理模块、源单板和目的单板，其中：

所述初始化模块，用于配置双平面交换单元，并设置交换单元、交换平面和单板端口的对应关系；

所述管理模块，用于依据需要测试的源单板、目的单板和交换平面，构造测试命令，并将所述测试命令发送给所述源单板；

所述源单板，用于依据所述测试命令构造测试请求帧；并依据所述需要测试的交换平面，通过对应的单板端口将所述测试请求帧发送给所述目的单板；

所述目的单板，用于依据所述测试请求帧构造测试应答帧，并从所述需要测试的交换平面发送给所述源单板；

所述测试请求帧和测试应答帧的数据结构包括虚拟网桥局域网协议802.1Q以太网帧头和负荷数据：所述802.1Q以太网帧头的数据结构包括：源介质访问控制MAC地址字段、目的MAC地址字段、标记协议标识TPID字段、优先权Priority+规范格式指示符CFI+VLAN ID字段和协议字段；所述负荷数据的数据结构包括：源MAC地址字段、目的MAC地址字段、平面号字段和事件EVENT字段；

根据所述源单板和目的单板的物理位置信息通过设定的二层MAC地址算法计算出所述源MAC地址和目的MAC地址。

7.根据权利要求6所述双平面二层通信的测试系统，其特征在于，

所述源单板包括：

第一数据构造子模块，用于依据所述测试命令构造测试请求帧；

第一数据传输子模块，用于接收所述测试命令；还用于依据所述需要测试的交换平面，通过对应的单板端口将所述测试请求帧发送给所述目的单板；还用于接收所述目的单板发送的测试应答帧；或者，

所述目的单板包括：

第二数据构造子模块，用于依据所述测试请求帧构造测试应答帧；

第二数据传输子模块，用于接收所述测试请求帧；还用于将所述测试应答帧从需要测试的交换平面发送给所述源单板。

8.根据权利要求6或7所述双平面二层通信的测试系统，其特征在于，

所述源单板还包括：统计子模块，用于统计所述测试请求帧和所述测试应答帧的收发情况，并反馈给所述管理模块；或者，

所述初始化模块，还用于将所述单板端口划分到两个VLAN，并将所述与单板端口对应的交换平面的平面号设定为单板端口所在VLAN的VLAN ID。

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