CN102143024A - 一种负载均衡功能的测试方法、网络设备及测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载均衡功能的测试方法、网络设备及测试系统。该方法包括：预先将测试设备和被测试设备的入口相连，选择被测试设备的任意两个出口并将其连通，将该两个出口互相设置为对方的下一跳；测试时，被测试设备的入口接收测试设备发送的数据包，根据负载均衡策略分发至两个出口，并记录其接收的数据包的数量；两个出口将分发的数据包相互转发至对方，在接收到对方转发的数据包后丢弃，并记录自身接收和发送的数据包的数量；通过分别判断两个出口接收和发送的数据包的数量是否符合与负载均衡策略对应的数据包分发比例且总和等于所述入口接收的数据包的数量，确定被测试设备的负载均衡功能是否正常。本发明实施简单、灵活且成本较低。

Description

一种负载均衡功能的测试方法、网络设备及测试系统

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种负载均衡功能的测试方法、网络设备及测试系统。

背景技术

链路负载均衡(Load Balance)是指在当前网络中的出口路由设备存在多条链路接入外部网络，能充分利用各条链路，完成网络内部数据向外转发的一种功能。目前出口路由设备为了尽可能的让内部和外部数据交互更快捷，普遍为出口路由设备采用多条链路；但时有发生出口路由设备的一条链路拥塞，其它链路空闲的情况；也有发生某个出口失效了，需要使当前业务快速切换到其它出口......在这些情况下，出口路由设备使用链路负载均衡功能就显得迫切和重要。

如图1所示，当内部网络的PC1、PC2......PCn需要访问外部网络中的服务器(Server)，可以通过出口路由设备的两条链路联通至Server。链路负载均衡的功能就是让PC1、PC2......PCn的访问流量均衡的分担在出口路由设备的B、C两个出口链路上。

由于出口路由设备的投入较大，充分利用出口路由设备的各条链路显得尤为重要，目前测试出口路由设备的方法主要有以下两种：

第一种是利用生产网测试，生产网测试通过替换网络内的出口路由设备，依赖网络内部流量做为输入，再在出口路由设备的后方做流量分析，从而得出结论出口路由设备的链路负载功能是否有效。这种测试方法不足的是，需要割接生产网数据，测试所涉及的设备众多且方法复杂。

第二种是实验室测试，此方法采用测试仪去模拟内网向外网发起众多的流量，查看测试仪的统计分析结果。一方面测试结果需要依赖测试仪的精准性、发送数据的策略以及数据时延；另一方面测试仪造价不菲，机动性不强，不适宜现场开展测试。

发明内容

本发明实施例提供了一种简单、灵活且成本较低的负载均衡功能的测试方法、网络设备及测试系统。

本发明实施例提供的一种负载均衡功能的测试的方法，包括：

预先将测试设备和被测试设备的一个入口相连，所述被测试设备包括至少一个入口和两个出口，选择所述被测试设备的任意两个出口并将其连通，并将其两个出口互相设置为对方的下一跳；

在对被测试设备的负载均衡功能进行测试时，执行下述步骤：

所述被测试设备的入口接收所述测试设备发送的数据包，根据负载均衡策略将其分发至两个出口，并记录其接收的数据包的数量；

所述被测试设备的两个出口将分发的数据包相互转发至对方，以及在接收到对方转发的数据包后丢弃，并记录自身接收和发送的数据包的数量；

通过分别判断所述两个出口接收和发送的数据包的数量是否符合与所述负载均衡策略对应的数据包分发比例且总和等于所述入口接收的数据包的数量，确定所述被测试设备的负载均衡功能是否正常。

本发明实施例提供的一种网络设备，包括至少一个入口和两个出口以及检测模块，在对其负载均衡功能进行测试时，其入口与测试设备相连，其中两个出口之间相连通，且互相设置为对方的下一跳，其中：

所述入口，用于接收所述测试设备发送的数据包，并根据负载均衡策略将其分发至两个出口，以及记录其接收的数据包的数量；

所述两个出口，用于将所述入口分发的数据包相互转发至对方，并在接收对方转发的数据包后丢弃，以及记录自身接收的数据包的数量以及发送的数据包的数量；

所述检测模块，用于通过分别判断所述两个出口接收和发送的数据包的数量是否符合与所述负载均衡策略对应的数据包分发比例且总和等于所述入口接收的数据包的数量，确定所述被测试设备的负载均衡功能是否正常。

本发明实施例提供的一种负载均衡功能的测试系统，包括测试设备和本发明实施例提供的上述被测试设备；其中：测试设备与被测试设备的一个入口相连，用于向被测试设备的入口发送数据包。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的负载均衡功能的测试方法、网络设备及测试系统，将测试设备与被测试设备的入口相连，将被测试设备的任意两个出口相连，并自身设置为对方的下一跳，在对被测试设备的负载均衡功能进行测试时，测试设备向被测试设备发送数据包，被测试设备入口记录其接收数据包的数量并将接收的数据包分发到两个出口，两个出口将分发的数据转发给对方，并在接收到对方转发的数据包后丢弃，同时记录自身转发和接收的数据包的数量，通过分别判断这两个出口接收和发送的数据包的数量是否符合与负载均衡策略对应的数据包分发比例且总和等于所述入口接收的数据包的数量，确定所述被测试设备的负载均衡功能是否正常。本发明实施例提供的上述负载均衡功能的测试方法、网络设备及测试系统，测试时只需要将测试设备和被测试设备相连，测试设备向被测试发送数据包即可完成测试，测试拓扑和实现过程都较简单，充分利用了被测试设备已有的功能，测试设备只需具备发送数据包的功能即可，测试成本较低，并且由于测试拓扑和实现过程简单，可以灵活地在各种测试环境开展测试。

附图说明

图1为现有技术提供的多出口路由设备网络连接的示意图；

图2为实施例提供的负载均衡功能的测试方法的测试拓扑图；

图3为本发明实施例提供的负载均衡功能的测试方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的网络设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的一种负载均衡功能的测试方法、网络设备及系统的具体实施方式进行详细地说明。

本发明实施例提供的一种负载均衡功能的测试方法，在对网络设备(以下称被测试设备)的负载均衡功能测试之前，需要按照如图2所示的连接组成测试用的拓扑，在图2中，网络设备包含至少一个入口和两个出口，在测试之前，需要将测试设备例如一个普通PC机与被测设备的一个入口相连，并选择被测试设备的任意两个出口(例如图2中的出口1和出口2)并将其连通，例如使用网线将两者连接起来。

其次在两个出口，互相将对方设置为自身的下一跳；具体地，可以通过下述两种方式将对方设置为自身的下一跳：

通过地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)将所述两个出口的下一跳的IP地址分别与对方的媒体接入控制(Mediea Access Control，MAC)地址相互绑定。

另一种方式为分别为两个出口设置虚拟路由转发(VPN Routing &Forwarding，VRF)，VRF路由分别指向对方的IP地址。

当然，本发明实施例并不仅限于上述两种方式。

在具体测试时，执行如图3所示的步骤：

S301、测试设备将数据包发送至被测试设备；

S302、被测试设备的入口接受该测试设备发送的数据包，根据设定的负载均衡策略将其分发至两个出口；

S303、入口记录其接收的数据包的数量；

S304、被测试设备的两个出口将入口分发的数据包相互转发至对方；

S305、被测试设备的两个出口在接收到对方转发的数据包后丢弃，并记录自身接收和发送的数据包的数量；

S306、判断两个出口接收和发送的数据包的数量是否相等符合与所述负载均衡策略对应的数据包分发比例且总和等于所述入口接收的数据包的数量；若判断结果为是，则执行下述步骤S307，否则执行下述步骤S308；

S307、确定被测试设备的负载均衡功能正常；

S308、确定被测试设备的负载均衡功能异常。

上述步骤S305中，为了实现两个出口在接收到对方转发的数据包后丢弃，可以预先设置测试设备发送的数据包的生存时间(Time to Live，TTL)字段为大于1小于等于2；

这样，在步骤S303即被测试设备入口分发至两个出口之后，步骤S304即两个出口将分发的数据包相互转发至对方之前，还需要在两个出口，将入口接收并分发的数据包的生存时间TTL参数值减1；

这样，在上述步骤S305中，当两个出口接收到对方转发的数据包后，根据数据包中小于等于1的TTL参数值，将接收的数据包丢弃。

在出口因为TTL参数值而丢弃数据包时，一般如果其网际控制报文协议(Internet Control Message Protocol，ICMP)差错报文发送功能正常的话，会发送ICMP差错报文，为了避免ICMP差错报文的发送对出口统计其接收和发送的用于测试用的数据包的数量的干扰，较佳地，本发明实施例中，在对被测试设备进行测试之前，预先在其两个出口设置能够过滤ICMP差错报文的ACL包过滤功能以避免发送和接收ICMP差错报文；或者直接关闭该被测试设备的ICMP差错报文发送功能。

测试过程中数据包的流向如图2所示，数据包从测试设备发向被测试设备之后，分为两路，一路由入口到达出口1，再由出口1转发至出口2，然后被出口2丢弃(见被测试设备侧的虚线走向)，另一路从入口到达出口2，再由出口2转发至出口1，然后被出口1丢弃(见被测试设备侧的实线走向)。

上述步骤S302中，假设按照预设的负载均衡策略，分发到入口1的数据包的数量和分发到入口2的数据包的数量之比为1∶2，也就是说，分发到入口1的数据包的数量应为入口接收的数据包总量的1/3，分发的入口2的数据包的数量应为入口接收的数据包的2/3，那么在上述步骤S306中，可以通过判断入口1接收和发送的数据包数量之比是否符合1∶2且两者之和等于入口接收的数据包总量，以及判断入口2接收和发送的数据包数量之比是否符合2∶1且两者之和等于入口接收的数据包总量来确定该被测试设备的负载均衡功能是否正常。所采用的负载均衡策略不同，可能对应的数据包分发比例也不同，本发明实施例对采用何种具体的负载均衡策略不做限定，只要测试结果符合负载均衡策略预期应该达到的比例即可。

下面一个具体的测试实例来说明本发明实施例提供的负载均衡功能的测试方法，预先组成如图2所示的测试拓扑。测试设备为一个能够发送数据包的普通PC机，被测试设备例如可以是一个具有负载均衡功能的路由设备，其两个出口即出口1和出口2之间通过网线连通，预先在被测路由设备上配置两条默认的缺省路由，可参考如下方式：

0.0.0.0.0.0.0.0CC

0.0.0.0.0.0.0.0DD

在被测路由器设备上配置ARP绑定，即将出口1的下一跳目的地址配置为0.0.0.0.0.0.0.0CC，并绑定0.0.0.0.0.0.0.0CC的MAC地址为出口2的MAC地址D1。将出口2的下一跳目的地址配置为0.0.0.0.0.0.0.0DD，绑定0.0.0.0.0.0.0.0DD的MAC地址为出口1的MAC地址C1。

较佳地，在该实例中，直接关闭被测设备的ICMP差错报文发送功能。

使用一条网线把出口1和出口2连接起来。

对测试设备发送的数据包，预先设置其数据包的TTL设置为2，目的地址随机选择，包长度固定。

测试设备向被测试设备发送N个数据包(为了便于测试时统计，N为偶数)，该数据包的源地址为测试设备的IP地址例如为A，TTL为2，目的地址随机选择，包长度固定；

当被测路由器从入口接收到数据包时，会把接收的包从两个出口转发出去；而此时路由器具有负载均衡功能，会根据当前的路由器配置的负载均衡策略，选择把数据包平均分摊到两个出口转发；同时被测试设备的入口记录其接收的数据包的数量TX；

被测试设备的两个出口将分摊的数据包发向下一跳即发给对方，在转发给对方之前，将数据包中的TTL自动减1；在两个出口接收到对方转发的数据包时，因为该数据包中的TTL等于1，因此将接收的数据包丢弃并且不发送ICMP差错报文。在上述过程中，两个出口还同时记录自身转发和接收的数据包的数量。假设出口1记录自身发送的数据包的数量为TXa，自身接收的数据包的数量为RXa；出口2记录自身发送的数据包的数量为TXb，自身接收的数据包的数量为RXb。

在丢弃数据包时不发送ICMP差错报文，一方面是为了避免ICMP差错报文对测试结果的干扰，另一方面，避免发送ICMP差错报文也减少了被测试设备以及测试链路的负担。

最终，计算TX/2的值，并通过判断TX/2的值是否与TXa、TXb、RXa和RXb的值相等来确定被测试设备的负载均衡功能是否正常；

若TX/2＝TXa＝TXb＝RXa＝RXb，则判断该被测试设备的负载均衡功能正常。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种网络设备及测试系统，由于网络设备及测试系统解决问题的原理与前述一种负载均衡功能的测试方法相似，因此这些设备和测试系统的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的网络设备，如图4所示，包括至少一个入口401和两个出口402、403以及检测模块404，在对其负载均衡功能进行测试时，其入口401与测试设备相连，其中两个出口402和403之间相连通，且互相设置为对方的下一跳，其中：

入口401，用于接收所述测试设备发送的数据包，并根据负载均衡策略将其分发至两个出口，以及记录其接收的数据包的数量；

两个出口402和403，用于将所述入口401分发的数据包相互转发至对方，并在接收对方转发的数据包后丢弃，以及记录自身接收的数据包的数量以及发送的数据包的数量；

检测模块404，用于通过分别判断所述两个出口402和403接收和发送的数据包的数量是否符合与负载均衡策略对应的数据包分发比例且总和等于入口接收的数据包的数量，确定被测试设备的负载均衡功能是否正常。

具体地，两个出口402和403，还用于通过下述方式互相设置为对方的下一跳：通过ARP协议将自身下一跳的IP地址与对方的MAC地址相互绑定；或者设置虚拟路由转发VRF路由，所述VRF路由相互指向对方的IP地址。

两个出口402和403，还用于在接收入口401分发的数据包之后，将分发的数据包相互转发至对方之前，将所述入口401接收并分发的数据包的生存时间TTL参数值减1；所述入口401接收并分发的数据包中TTL取值大于1小于等于2；以及在在接收到对方转发的数据包后，根据所接收的数据包中小于等于1的TTL参数值，将对方转发的数据包丢弃。

检测模块404，还用于在测试之前，保持所属网络设备的ICMP差错报文的发送功能，并在所述两个出口设置能够过滤ICMP差错报文的访问控制列表(Access Control List，ACL)包过滤功能；或者关闭所属网络设备的ICMP差错报文的发送功能。

本发明实施例提供的上述网络设备中的检测模块404，可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现，例如使用专用集成电路或其他硬件等同物来实现，或者采用软件的方式存储于存储器中并由处理器执行，以实现上述对数据包的数据的计算和统计的功能。较佳地，该检测模块与该网络设备的入口、各出口相连，在进行测试时，可以快速地对测试所涉及的入口和出口的数据包进行计算，并输出是否检测是否合格的结果。

本发明实施例提供的测试系统，包括：测试设备和本发明实施例提供的上述被测试设备，该系统中，测试设备与被测试设备的一个入口相连，用于向被测试设备的入口发送数据包，本测试系统中测试设备具体结构及功能，详见前述实施例的描述，在此不再赘述。

本发明实施例提供的负载均衡功能的测试方法、网络设备及测试系统，将测试设备与被测试设备的入口相连，将被测试设备的任意两个出口相连，并自身设置为对方的下一跳，在对被测试设备的负载均衡功能进行测试时，测试设备向被测试设备发送数据包，被测试设备入口记录其接收数据包的数量并将接收的数据包分发到两个出口，两个出口将分发的数据转发给对方，并在接收到对方转发的数据包后丢弃，同时记录自身转发和接收的数据包的数量，通过判断这两个出口接收和发送的数据包的数量是否符合与负载均衡策略对应的数据包分发比例且总和等于入口接收的数据包的数量，确定所述被测试设备的负载均衡功能是否正常。本发明实施例提供的上述负载均衡功能的测试方法、网络设备及测试系统，测试时只需要将测试设备和被测试设备相连，测试设备向被测试发送数据包即可完成测试，测试拓扑和实现过程都较简单，充分利用了被测试设备已有的功能，测试设备只需具备发送数据包的功能即可，测试成本较低，并且由于测试拓扑和实现过程简单，可以灵活地在各种测试环境开展测试。

进一步地，本发明实施例提供的上述负载均衡功能的测试方法、网络设备及测试系统，在测试过程没有非测试数据包例如ICMP差错报文的干扰，准确性和可靠性较高。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种负载均衡功能的测试方法，其特征在于，包括：

预先将测试设备和被测试设备的一个入口相连，所述被测试设备包括至少一个入口和两个出口，选择所述被测试设备的任意两个出口并将其连通，并将其两个出口互相设置为对方的下一跳；

在对被测试设备的负载均衡功能进行测试时，执行下述步骤：

所述被测试设备的入口接收所述测试设备发送的数据包，根据负载均衡策略将其分发至两个出口，并记录其接收的数据包的数量；

所述被测试设备的两个出口将分发的数据包相互转发至对方，以及在接收到对方转发的数据包后丢弃，并记录自身接收和发送的数据包的数量；

通过分别判断所述两个出口接收和发送的数据包的数量是否符合与所述负载均衡策略对应的数据包分发比例且总和等于所述入口接收的数据包的数量，确定所述被测试设备的负载均衡功能是否正常。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述两个出口相互设置为对方的下一跳，具体通过下述方式实现：

通过地址解析协议ARP将所述两个出口的下一跳的IP地址分别与对方的媒体接入控制MAC地址相互绑定。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述两个出口相互设置为对方的下一跳，具体通过下述方式实现：

在所述两个出口分别设置虚拟路由转发VRF路由，所述VRF路由相互指向对方的IP地址。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，被测试设备的入口将数据包分发至两个出口之后，两个出口将分发的数据包相互转发至对方之前，还包括：

所述两个出口将所述入口接收并分发的数据包的生存时间TTL参数值减1；所述入口接收并分发的数据包中TTL取值大于1小于等于2；

两个出口接收对方转发的数据包后丢弃，具体包括：

所述两个出口在接收到对方转发的数据包后，根据所接收的数据包中小于等于1的TTL参数值，将对方转发的数据包丢弃。

5.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在对被测试设备的负载均衡功能进行测试之前，还包括：

保持所述被测试设备的ICMP差错报文的发送功能，并在所述两个出口设置能够过滤ICMP差错报文的访问控制列表ACL包过滤功能；

或者关闭所述被测试设备的ICMP差错报文的发送功能。

6.一种网络设备，其特征在于：包括至少一个入口和两个出口以及检测模块，在对其负载均衡功能进行测试时，其入口与测试设备相连，其中两个出口之间相连通，且互相设置为对方的下一跳；其中：

所述入口，用于接收所述测试设备发送的数据包，并根据负载均衡策略将其分发至两个出口，以及记录其接收的数据包的数量；

所述两个出口，用于将所述入口分发的数据包相互转发至对方，并在接收对方转发的数据包后丢弃，以及记录自身接收的数据包的数量以及发送的数据包的数量；

所述检测模块，用于通过分别判断所述两个出口接收和发送的数据包的数量是否符合与所述负载均衡策略对应的数据包分发比例且总和等于所述入口接收的数据包的数量，确定所述被测试设备的负载均衡功能是否正常。

7.如权利要求6所述的网络设备，其特征在于，所述两个出口，还用于通过下述方式互相设置为对方的下一跳：通过ARP协议将自身下一跳的IP地址与对方的MAC地址相互绑定；或者设置虚拟路由转发VRF路由，所述VRF路由相互指向对方的IP地址。

8.如权利要求6或7所述的网络设备，其特征在于，所述两个出口，还用于在接收入口分发的数据包之后，将分发的数据包相互转发至对方之前，将所述入口接收并分发的数据包的生存时间TTL参数值减1；所述入口接收并分发的数据包中TTL取值大于1小于等于2；以及在接收到对方转发的数据包后，根据所接收的数据包中小于等于1的TTL参数值，将对方转发的数据包丢弃。

9.如权利要求6或7所述的网络设备，其特征在于，所述检测模块，还用于在测试之前，保持所属网络设备的ICMP差错报文的发送功能，并在所述两个出口设置能够过滤ICMP差错报文的访问控制列表ACL包过滤功能；或者关闭所属网络设备的ICMP差错报文的发送功能。

10.一种负载均衡功能的测试系统，其特征在于，包括：测试设备和如权利要求6-9任一项所述的被测试设备；所述测试设备，与被测试设备的一个入口相连，用于向被测试设备的入口发送数据包。

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