CN103188116B - 一种刀片服务器的网络性能检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刀片服务器网络性能测试的方法和系统，首先，预置网络流量模型配置参数；初始化刀片服务器的网络端口，获得刀片服务器网卡地址和检测压力端网卡地址；根据所述网络流量模型配置参数生成压力测试数据包；将压力测试数据包通过刀片的物理网卡发送至检测压力端网卡，同时接收对方发送的网络数据包；在预设时间内持续发送所述压力测试数据包，直到出现网络性能拐点；检测所述刀片服务器网卡端口的网络性能参数，获得所述刀片服务器的网络性能检测结果。本发明能够有效检测传统网络仪表无法测试的刀片服务器(虚拟机)内部网卡间以及刀片服务器与外部网络间的网络性能。

Description

一种刀片服务器的网络性能检测方法和系统

技术领域

本发明涉及业务支撑和计算机技术领域，尤其涉及一种刀片服务器的网络性能检测方法和系统。

背景技术

目前，随着中国移动通信用户和业务的不断增长，X86服务器的需求量也不断扩大，特别是X86刀片式服务器因其在计算密度、可扩展性、可维护性方面相比机架和传统塔式服务器有着先天的优势，因此具有更低的总体拥有成本，更加“绿色”节能，刀片服务器的采购量逐年不断快速增长，

随着企业的数据积累不断增加，企业所需要处理的信息量也不断加大，因此刀片服务器的优势也在越来越多的领域体现出来。总的来说，刀片服务器具有装机密度高、可扩展与可维护性高、高效节能等三大优点，很适合于网络托管、虚拟化和云计算等数据中心建设和运营，其中虚拟化和云计算等广泛应用，对设备间网络互连以及对外网络带宽需求越来越大。用户如何规划、设计和选择符合自己需求的刀片服务器设备已变得越来越重要，每个购买刀片服务器的用户都希望买到性能高、价格低、网络吞吐大的产品，其中大多数用户最关心的还是刀片网络吞吐的以下指标：即刀片间网络吞吐性能和刀片对外的网络吞吐性能。

(1)传输不同数据包大小(例如典型为64Byte、128Byte、256Byte、512Byte、1024Byte、1518Byte)而且在无丢包情况下的刀片间或虚拟机之间每秒发送和接收吞吐或带宽，主要指标是bps(BitPerSecond)。

(2)传输不同数据包大小(例如典型为64Byte、128Byte、256Byte、512Byte、1024Byte、1518Byte)而且在无丢包情况下的整刀箱对外每秒发送和接收吞吐或带宽，主要指标是bps(BitPerSecond)。

因各厂家刀片服务器主要采用Intel或AMD平台，设备架构基本相同，每个刀片内部均提供两个内部网卡，对外通过刀片机箱配置交换模块连接其它设备，如图1所示。因刀片配置网卡对外并不可见，因此目前网络检测方法无法对刀片内部网卡性能进行检测，同理每刀片以及整机箱通过交换模块对外网络性能也无法检测。

因此各个厂商虽然都对外公布其产品对内以及对外的网卡及交换模块吞吐均为线速(转发阻塞比1∶1)，但实际应用中各厂家设备差别较大，当网络负载较大时，会出现较明显的网络丢包，而根据统计数据，1％的丢包会导致20％的应用性能降低，因此如何评估刀片网络性能对现网实际应用有很大的意义。

但刀片服务器整体架构设计不同于普通机架和塔式服务器，特别是网络部分，每个刀片不直接提供对外网络接口，而是通过网络交换模块相互以及与其它设备进行通讯，因此如何对刀片内部网络性能以及每个刀片对外网络性能提供科学的性能检测指标成为用户面临的一个难题。

目前刀片服务器设备网络性能主要指标因现有网络性能检测仪表无法连接刀片内部网卡，因此虽然各厂商均标称网络为无阻塞线性转发，但是在现网中却出现了当多个刀片同时通过交换模块访问外部时，网络性能大大低于厂商标称值的问题，对现网业务的运营带来了风险。因此需要一种检测方法能够评估刀片服务器之间的网络吞吐以及每个刀片对外的网络接入能力，用以全面的评价刀片服务器的网络性能。

另外由于目前虚拟化应用越来越广泛，单台服务器(含刀片)往往会被划分为几台甚至十几台虚拟机，如何评估各虚拟机之间的网络性能同样很有必要，而目前还没有成熟的检测方法评估虚拟机网络交换性能。

发明内容

本发明的目的是针对以上技术问题提出的一种刀片服务器的网络性能检测方法和系统，能够全面评估刀片服务器的网络性能，包括传统检测工具无法检测的刀片内部网卡对外网络性能、刀片服务器刀箱配置的网络交换模块性能之间以及刀片的虚拟机之间的网络性能，而且实现简单，成本较低。

本发明主要是首先预置网络流量模型配置参数，初始化被测刀片服务器网卡端口，取得刀片服务器(包括虚拟机)网卡MAC地址以及检测压力端的网卡MAC地址，通过预置的网络流量模型配置参数控制刀片内部网卡(或虚拟机虚拟网卡)产生压力测试数据包，将压力测试数据包发送至目标网卡，通过单独配置的控制台检测物理刀片之间(或虚拟机之间)以及物理刀片(或虚拟机)和对外网络之间的网络吞吐、时延和丢包率等数据，全面评估刀片服务器的网络性能。通过本检测方法和检测系统，能够提供传统检测工具无法检测的刀片内部网卡性能、刀箱配置的网络交换模块性能以及虚拟机之间的网络性能，包括配置不同包长情况下的每端口发送和接收bps(bitpersecond，每秒比特数)、pps(packetpersecond，每秒数据包数)平均响应时延、最大响应时延、总计发送和接收流量和丢包率等，在对刀片服务器及其网络性能测试方面有非常广泛的应用。

根据本发明的一方面，提供了一种刀片服务器的网络性能检测方法，包括步骤：

A.预置网络流量模型配置参数，初始化刀片服务器的网卡端口；

B.获得所述刀片服务器的刀片网卡地址和检测压力端的网卡地址；

C.根据所述网络流量模型配置参数生成压力测试数据包；

D.判断是否为测试所述刀片服务器对外网络性能，如是则将所述压力测试数据包通过所述刀片服务器刀片的物理网卡发送至所述检测压力端的网卡地址，同时接收所述检测压力端发送的数据包；

E.在预设时间内持续发送所述压力测试数据包，直到出现网络性能拐点；

F.检测所述刀片服务器网卡端口的网络性能参数，获得所述刀片服务器的网络性能检测结果。

优选地，所述刀片服务器刀片的网卡包括物理网卡和/或虚拟机的虚拟网卡。

优选地，所述步骤B具体为：

检测压力端向所述刀片服务器刀片的网卡端口发送数据流量，使所述刀片服务器网卡和所述检测压力端网卡记录到对方的网卡地址；

将所述刀片服务器网卡端口作为一组，将所述检测压力端的网卡端口作为另一组，所述检测压力端向所述刀片服务器发送骨干网络拓扑的数据流量，并且匹配所述的刀片服务器网卡地址。

优选地，所述步骤D还包括：

当测试为所述刀片服务器的第一刀片或虚拟机和第二刀片或虚拟机之间的网络性能测试时，将所述压力测试数据包通过第一刀片的物理网卡或虚拟网卡发送至交换模块并转发至第二刀片的物理网卡或虚拟网卡；

当测试为所述刀片服务器第一刀片的虚拟机和第二刀片之间的网络性能测试时，将所述压力测试数据包通过第一刀片的虚拟机虚拟网卡发送至交换模块并转发至第二刀片的物理网卡。

优选地，步骤A中所述的网络流量模型配置参数包括压力发生数据包长度、压力发生端口数、压力发生数据包协议、压力发生数据包流量和方向以及端口互联拓扑。

优选地，所述步骤E进一步包括：

通过压力上升阶段将网络流量传输压力加到一设定值，经过一预定时间的持续平稳加压过程，最后经过压力下降阶段结束检测；

所述持续平稳加压过程为压力数据统计记录，初始和结束阶段的数据不记录到最后结果。

优选地，所述步骤F中性能参数包括：发送和接收数据的每秒比特数、平均响应时延、最大响应时延、总计发送和接收流量和丢包率。

根据本发明的又一方面，还提供了一种刀片服务器的网络性能检测系统，包括压力测试数据包生成装置、检测压力端装置和压力测试统计装置，其中

所述压力测试数据包生成装置，用于初始化刀片服务器的网卡端口和生成压力测试数据包；

所述检测压力端装置，用于接收所述压力测试数据包并反馈相应的数据包；

所述压力测试统计装置，用于判断是否为测试所述刀片服务器对外网络性能，如是则将所述压力测试数据包通过所述刀片服务器刀片的物理网卡发送至所述检测压力端的网卡地址，同时接收所述检测压力端发送的数据包；在预设时间内持续发送所述压力测试数据包，直到出现网络性能拐点；检测所述刀片服务器网卡端口的网络性能参数，获得所述刀片服务器的网络性能检测结果。

优选地，所述检测压力端装置为网络性能测试仪表。

优选地，所述检测压力端装置还用于：

向所述刀片服务器的网卡端口发送数据流量，使所述刀片服务器网卡和所述检测压力端网卡记录到对方的网卡地址；

将所述刀片服务器网卡端口作为一组，将所述检测压力端的网卡端口作为另一组，所述检测压力端向所述刀片服务器发送骨干网络拓扑的数据流量，并且匹配所述的刀片服务器网卡地址。

优选地，所述压力测试统计装置还用于：

当测试为所述刀片服务器的第一刀片或虚拟机和第二刀片或虚拟机之间的网络性能测试时，将所述网络流量通过第一刀片的物理网卡或虚拟网卡发送至交换模块并转发至第二刀片的物理网卡或虚拟网卡；

当测试为所述刀片服务器第一刀片的虚拟机和第二刀片之间的网络性能测试时，将所述网络流量通过第一刀片的虚拟机虚拟网卡发送至交换模块并转发至第二刀片的物理网卡。

本发明的技术效果在于：

采用在被测刀片服务器(虚拟机)上安装压力测试数据包生成装置与检测压力端装置配合，通过前台测试统计装置控制，可以检测传统网络仪表无法测试的刀片服务器(虚拟机)内部网卡间以及刀片服务器与外部网络间的网络性能。

实现简单。只需通过前端测试统计装置根据数据模型在压力测试数据包生成装置和检测压力端装置预置不同参数即可，不需要安装各种真实应用，检测环境实现简单。

成本降低。本方案压力测试数据包生成装置部分可直接安装在被测刀片服务器(虚拟机)即可，不需要再安装各类复杂应用配合检测，有效缩减了检测周期和降低了检测成本，提高了检测效率，适合于各种大规模刀片服务器设备集中网络性能检测。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是刀片服务器内部结构示意图。

图2是本发明一种刀片服务器网络性能检测方法的流程图。

图3是本发明一种刀片服务器网络性能检测系统的结构示意图。

图4是本发明另一种刀片服务器网络性能检测系统的结构示意图。

图5是本发明的I/O压力加载过程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

刀片服务器(包括虚拟机)网络性能检测的过程，是一个负载检测和压力检测的过程。即通过增加压力测试数据包生成装置与压力测试端网卡之间的负载，直到被测刀片服务器(虚拟机)网络系统(网卡和交换模块)出现时延增大和丢包等性能拐点，通过综合分析来确定刀片服务器(虚拟机)网络性能的过程。

如图2所示，一种刀片服务器网络性能测试的方法包括以下步骤：

步骤201、预置网络流量模型配置参数，初始化刀片服务器的网卡端口；

步骤202、获得所述刀片服务器的刀片网卡地址和检测压力端的网卡地址；

步骤203、根据所述网络流量模型配置参数生成压力测试数据包；

步骤204、判断是否为测试所述刀片服务器对外网络性能，如是则将所述压力测试数据包通过所述刀片服务器刀片的物理网卡发送至所述检测压力端的网卡地址，同时接收所述检测压力端发送的数据包；

步骤205、在预设时间内持续发送所述压力测试数据包，直到出现网络性能拐点；

步骤206、检测所述刀片服务器网卡端口的网络性能参数，获得所述刀片服务器的网络性能检测结果。

以上方法仅为本发明的一种基本的实施方式。如前所述，目前刀片服务器上一般有多个物理刀片，每个物理刀片上可能有虚拟机，本发明还提供的一种能够检测刀片之间或刀片与虚拟机之间或虚拟机之间网络性能的方法包括步骤：

步骤301、预置网络流量模型配置参数；

步骤302、将刀片服务器(或虚拟机)的网络端口初始化并取得检测压力端的网卡MAC地址；取得MAC地址的方法具体为在所述刀片服务器网卡端口初始化之后，检测压力端向所述刀片服务器的网卡端口发送数据流量，使所述刀片服务器网卡MAC地址和所述检测压力端网卡记录到对方的MAC地址；

将所述刀片服务器网卡端口作为一组，将所述检测压力端的网卡端口作为另一组，所述检测压力端向所述刀片服务器发送骨干网络拓扑的数据流量，并且匹配所述的刀片服务器网卡MAC地址。

步骤303、在刀片服务器上的网卡接口均已学习到所有MAC地址后，就可以开始压力测试步骤，即先根据网络流量模型配置参数生成压力测试数据包，可以生成多个不同类型的压力测试包，在测试过程中不间断发送可以达到随机测试的目的，可以更好的测试刀片服务器的网络性能；

步骤304、判断是否为所述刀片服务器的刀片之间或不同刀片的虚拟机之间或虚拟机与刀片之间的网络性能测试；

如是则将所述压力测试数据包通过所述刀片服务器的物理网卡发送至交换模块转发至目标地址，同时接收对方网络包；

如否则将所述压力测试数据包通过所述虚拟机的虚拟网卡发送至虚拟交换机转发至目标地址，同时接收对方网络包。

步骤305、按照预置时间进行网络性能检测并统计检测结果，所述检测结果包括所述刀片服务器各网络端口发送和接收数据的每秒比特数、平均响应时延、最大响应时延、总计发送和接收流量和丢包率。

这样通过多种类型大量的网络数据包进行I/O测试之后，对于网络传输数据按照上述参数进行分析就可以得到被检测的刀片服务器各物理刀片之间或物理刀片的各虚拟机之间或物理刀片与虚拟机之间的网络性能指标。

本发明还提供了一种刀片服务器网络性能检测系统的一种具体实施方式，包括压力测试数据包生成装置、检测压力端装置和压力测试统计装置，其中所述压力测试数据包生成装置，用于初始化刀片服务器的网卡端口和生成压力测试数据包；所述检测压力端装置，用于接收所述压力测试数据包并反馈相应的数据包；所述压力测试统计装置，用于判断是否为测试所述刀片服务器对外网络性能，如是则将所述压力测试数据包通过所述刀片服务器刀片的物理网卡发送至所述检测压力端的网卡地址，同时接收所述检测压力端发送的数据包；在预设时间内持续发送所述压力测试数据包，直到出现网络性能拐点；检测所述刀片服务器网卡端口的网络性能参数，获得所述刀片服务器的网络性能检测结果。

针对检测物理刀片之间，物理刀片和对外网络之间性能检测的系统结构示意图如图3所示，刀片服务器包括刀片1，刀片2...刀片N，各刀片均有物理网卡，物理网卡通过交换模块之间的转换与另外的刀片的物理网卡相连接，进行网络性能测试时，网络流量通过物理网卡经交换模块转换发送至另一个刀片的物理网卡，前台控制统计模块检测统计网络数据流量，得到网络性能指标。

针对检测物理刀片之间，物理刀片和对外网络之间性能检测的系统结构示意图如图4所示，刀片服务器包括刀片1，刀片2...刀片N，刀片上设置有虚拟机和虚拟网卡，网络流量经虚拟网卡传送给虚拟交换机在发送至物理网卡，经由交换模块转换后发送至另外一个刀片的物理网卡上，在通过虚拟交换机和虚拟网卡到达目的地，前台测试统计模块检测统计网络数据流量，得到网络性能指标。

前台测试统计装置提供图形化配置管理界面，配置的参数包括但不限于压力发生数据包长度、压力发生端口数、压力发生数据包协议、压力发生数据包流量和方向、端口互联拓扑等。

前台测试统计装置通过统一界面控制多个网络流量生成模块按照配置的数据包模型与压力发生硬件模块进行持续网络压力检测，并负责统计不同包长情况下的每端口发送和接收bps(bitpersecond，每秒比特数)，平均响应时延，最大响应时延，总计发送和接收流量，丢包率等检测结果。

压力测试数据包生成装置安装在物理刀片或者虚拟机上，并由前台测试统计装置按照一定网络流量模型发送和接收数据。

检测压力端装置通过和交换模块进行物理连接，并由前台测试统计装置按照一定网络流量模型发送和接收数据。检测压力端装置可以是现有网络性能测试仪表。

具体的压力测试检测过程如图5所示为I/O压力加载过程：

首先需要一个上升阶段将压力逐渐加到设定值，然后是一定时间持续平稳加压过程，最后经过一个压力逐渐释放的下降阶段，为保证检测数据的真实性，其中计量阶段为压力数据统计记录，起始段和结束阶段的数据不记录到最后结果。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种刀片服务器的网络性能检测方法，其特征在于，包括步骤：

A.预置网络流量模型配置参数，初始化刀片服务器的网卡端口；

B.获得所述刀片服务器的刀片网卡地址和检测压力端的网卡地址；

C.根据所述网络流量模型配置参数生成压力测试数据包；

D.判断是否为测试所述刀片服务器对外网络性能，如是则将所述压力测试数据包通过所述刀片服务器刀片的物理网卡发送至所述检测压力端的网卡地址，同时接收所述检测压力端发送的数据包；

E.在预设时间内持续发送所述压力测试数据包，直到出现网络性能拐点；

F.检测所述刀片服务器网卡端口的网络性能参数，获得所述刀片服务器的网络性能检测结果。

2.如权利要求1所述的刀片服务器的网络性能检测方法，其特征在于，所述刀片服务器刀片的网卡包括物理网卡和/或虚拟机的虚拟网卡。

3.如权利要求1或2所述的刀片服务器的网络性能检测方法，其特征在于，所述步骤B具体为：

检测压力端向所述刀片服务器刀片的网卡端口发送数据流量，使所述刀片服务器网卡和所述检测压力端网卡记录到对方的网卡地址；

将所述刀片服务器网卡端口作为一组，将所述检测压力端的网卡端口作为另一组，所述检测压力端向所述刀片服务器发送骨干网络拓扑的数据流量，并且匹配所述的刀片服务器网卡地址。

4.如权利要求2所述的刀片服务器的网络性能检测方法，其特征在于，所述步骤D还包括：

判断是否为所述刀片服务器的刀片之间或不同刀片的虚拟机之间或虚拟机与刀片之间的网络性能测试其中任意一种；

如是所述刀片服务器的刀片之间或不同刀片的虚拟机之间或虚拟机与刀片之间的网络性能测试其中任意一种，则将所述压力测试数据包通过所述刀片服务器的物理网卡发送至交换模块转发至目标地址，同时接收对方网络包；

如不是所述刀片服务器的刀片之间或不同刀片的虚拟机之间或虚拟机与刀片之间的网络性能测试其中任意一种，则将所述压力测试数据包通过所述虚拟机的虚拟网卡发送至虚拟交换机转发至目标地址，同时接收对方网络包。

5.如权利要求1所述的刀片服务器的网络性能检测方法，其特征在于，步骤A中所述的网络流量模型配置参数包括压力发生数据包长度、压力发生端口数、压力发生数据包协议、压力发生数据包流量和方向以及端口互联拓扑。

6.如权利要求1所述的刀片服务器的网络性能检测方法，其特征在于，所述步骤E进一步包括：

通过压力上升阶段将网络流量传输压力加到一设定值，经过一预定时间的持续平稳加压过程，最后经过压力下降阶段结束检测；

所述持续平稳加压过程为压力数据统计记录，初始和结束阶段的数据不记录到最后结果。

7.如权利要求1所述的刀片服务器的网络性能检测方法，其特征在于，所述步骤F中性能参数包括：发送和接收数据的每秒比特数、平均响应时延、最大响应时延、总计发送和接收流量和丢包率。

8.一种刀片服务器的网络性能检测系统，其特征在于，包括压力测试数据包生成装置、检测压力端装置和压力测试统计装置，其中

所述压力测试数据包生成装置，用于初始化刀片服务器的网卡端口和生成压力测试数据包；

所述检测压力端装置，用于接收所述压力测试数据包并反馈相应的数据包；

所述压力测试统计装置，用于判断是否为测试所述刀片服务器对外网络性能，如是则将所述压力测试数据包通过所述刀片服务器刀片的物理网卡发送至所述检测压力端的网卡地址，同时接收所述检测压力端发送的数据包；在预设时间内持续发送所述压力测试数据包，直到出现网络性能拐点；检测所述刀片服务器网卡端口的网络性能参数，获得所述刀片服务器的网络性能检测结果。

9.如权利要求8所述的刀片服务器的网络性能检测系统，其特征在于，所述检测压力端装置为网络性能测试仪表。

10.如权利要求8所述的刀片服务器的网络性能检测系统，其特征在于，所述检测压力端装置还用于：

向所述刀片服务器的网卡端口发送数据流量，使所述刀片服务器网卡和所述检测压力端网卡记录到对方的网卡地址；

将所述刀片服务器网卡端口作为一组，将所述检测压力端的网卡端口作为另一组，所述检测压力端向所述刀片服务器发送骨干网络拓扑的数据流量，并且匹配所述的刀片服务器网卡地址。

11.如权利要求8所述的刀片服务器的网络性能检测系统，其特征在于，所述压力测试统计装置还用于：

判断是否为所述刀片服务器的刀片之间或不同刀片的虚拟机之间或虚拟机与刀片之间的网络性能测试其中任意一种；

如是所述刀片服务器的刀片之间或不同刀片的虚拟机之间或虚拟机与刀片之间的网络性能测试其中任意一种，则将所述压力测试数据包通过所述刀片服务器的物理网卡发送至交换模块转发至目标地址，同时接收对方网络包；

如不是所述刀片服务器的刀片之间或不同刀片的虚拟机之间或虚拟机与刀片之间的网络性能测试其中任意一种，则将所述压力测试数据包通过所述虚拟机的虚拟网卡发送至虚拟交换机转发至目标地址，同时接收对方网络包。