CN104734904B - 旁路设备的自动测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旁路设备的自动测试方法，基于相互将网口进行直连的第一设备和第二设备，所述第一设备和第二设备的至少其中之一包括所述旁路设备，包括如下步骤：将所述包括旁路设备的第一设备或第二设备作为客户机，向相对的作为服务器的第二设备或第一设备发出旁路测试开始消息；所述作为客户机的第一设备或第二设备在所述作为服务器的第二设备或第一设备的辅助下，完成包括当前模式、下次开机模式以及关机模式中的至少一种模式下的旁路功能的测试和看门狗的测试。还公开一种实现上述方法的系统。上述方法和系统可以避免人工测试带来的各种问题。

Description

旁路设备的自动测试方法及系统

技术领域

本发明涉及网络通信，特别是涉及一种旁路设备的自动测试方法以及一种旁路设备的自动测试系统。

背景技术

旁路(BYPASS)设备是用于网络安全设备失效时将外部网络与本地进行直连的设备。网络安全设备，例如防火墙，在正常的状态下处于外部网络和内部网络之间，对出入的数据包进行筛查，防范网络攻击。其一般应用于承担大量数据服务功能的服务器，但是网络安全设备也可能由于各种原因，例如断电、程序出错等，导致网络连接断开，若不采取措施就会导致损失。旁路设备在网络安全设备失效时，将外部网络与内部网络进行直连的设备，可以保证网络保持连接。

由于旁路设备是防止网络断开的设备，所以其自身的功能保持正常非常重要。如果旁路设备自身的功能不正常，那么它就不能在网络安全设备出现故障时保持网络连接。所以有必要对旁路设备进行测试，保证其正常功能或者提早发现其故障。

传统的测试旁路设备的方法是人工手动测试，通过设置旁路设备的寄存器来切换工作模式(旁路模式还是正常模式)，然后通过人工去观察网卡指示灯的状态变化来判断旁路功能是否正常。传统的旁路设备测试方法的缺点如下：

1)测试效率极其低下；

2)只能测试旁路设备的基本功能是否正常，无法检测出因设计或物料的缺陷导致旁路设备几率性失效的故障，如旁路设备继电器几率性失效，旁路设备FPGA代码设计中的Bug等。

3)无法检测出的故障现象：设置旁路设备为Normal状态，网卡link指示灯亮，但实际上网卡并没有连接。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够克服人工测试所带来的诸多问题的旁路设备的自动测试方法。

此外，还提供一种旁路设备自动测试系统。

一种旁路设备的自动测试方法，基于相互将网口进行直连的第一设备和第二设备，所述第一设备和第二设备的至少其中之一包括所述旁路设备，包括如下步骤：

将所述包括旁路设备的第一设备或第二设备作为客户机，向相对的作为服务器的第二设备或第一设备发出旁路测试开始消息；

所述作为客户机的第一设备或第二设备在所述作为服务器的第二设备或第一设备的辅助下，通过与所述作为服务器的第二设备或第一设备通信完成包括当前模式、下次开机模式以及关机模式中的至少一种模式下的旁路功能的测试和看门狗的测试。

在其中一个实施例中，若所述作为服务器的第二设备或第一设备也包括所述旁路设备，则在所述作为客户机的第一设备或第二设备测试完成后，将客户机作为服务器、将服务器作为客户机进行旁路功能的测试。

在其中一个实施例中，在测试开始前，还包括检测所述第一设备和第二设备以获得具有旁路设备的网口的步骤。

在其中一个实施例中，所述检测第一设备和第二设备以获得具有旁路设备的网口的步骤具体包括：

枚举挂接在所述第一设备或第二设备上的旁路设备；

依次设置所述旁路设备为旁路模式和正常模式，并记录相应网口的连接状态；

若所述网口的连接状态会随着所述旁路模式或正常模式而呈现相应的改变，则记录所述网口对应的旁路设备为待测试的旁路设备。

在其中一个实施例中，所述旁路设备挂接在以计算机系统为基础的第一设备或第二设备的系统管理总线上，所述枚举过程基于系统管理总线协议。

在其中一个实施例中，在测试过程中，当旁路设备从旁路模式转换为正常模式时，还包括将网卡控制器进行复位的步骤。

在其中一个实施例中，在测试开始前，还包括备份所述旁路设备的状态的步骤。

在其中一个实施例中，在测试结束后，还包括还原所述旁路设备的状态的步骤。

一种旁路设备自动测试系统，运行于具有旁路设备的以计算机系统为基础的第一设备和第二设备上，用于自动对所述旁路设备进行测试，包括：

服务器/客户机通信模块，用于客户机和服务器之间进行通信，实现服务器和客户机的信息交互、握手及测试的同步；

开关机模块，用于对客户机关机和自动唤醒开机；

旁路测试模块，用于对当前模式、下次开机模式以及关机模式中的至少一种模式下的旁路功能进行测试和看门狗测试；

网口枚举模块，用于检测第一设备和第二设备以获得具有旁路设备的网口；

系统管理总线通信模块，用于旁路设备通过系统管理总线协议与计算机南桥进行通信。

在其中一个实施例中，还包括：

网卡控制器复位模块，用于在旁路设备从旁路模式转换为正常模式时对网卡控制器进行复位，关闭自协商建立连接；

旁路设备状态备份模块，用于备份测试前的旁路设备的状态。

上述测试方法和系统能够利用两台设备，使其中一个设备辅助另一个设备的旁路设备的自动进行测试，不需要依赖人工参与和判断，因此可以避免人工测试带来的各种问题。

附图说明

图1为一实施例的旁路设备测试方法所依赖的软硬件系统外部连接视图；

图2为图1的软硬件系统的内部模块图；

图3为一实施例的旁路设备测试方法流程图；

图4为另一实施例的旁路设备测试方法流程图；

图5为图4所示方法的步骤S101的具体步骤。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图进行进一步说明。

请参考图1，为一实施例的旁路设备测试方法所依赖的软硬件系统。该软硬件系统包括第一设备10和第二设备20。第一设备10和/或第二设备20具有该旁路设备。第一设备10和第二设备20的网口相互之间进行直连，例如用一条网线将第一设备10的一个网口和第二设备20的一个网口连接起来。第一设备10和第二设备20可以分别具有多个网口，网口之间是一对一的连接。第一设备10和第二设备20的网口的数量不一定相同，只需要将网口之间按照一对一的方式连接即可。

本实施例中，第一设备10和第二设备20均以计算机系统为基础，也即符合计算机系统的基本架构。计算机系统的基本架构为计算机领域的公知常识，具体可以参考图2，在此不赘述。请参考图2，以第一设备10为例进行说明。第一设备10可包含多个网口102，每个网口102与网卡芯片104连接，其中网卡芯片是通过PCIE接口与主板连接的。网口102还可通过旁路设备106与网卡芯片104连接。当外部的网络安全设备正常工作时，旁路设备106处于正常模式，并不会接通数据传输通路，网络数据通过网络安全设备传输；当网络安全设备失效时，旁路设备106处于旁路模式，并接通数据传输通路，网络数据通过旁路设备106传输。

基于上述第一设备10和第二设备20的旁路设备测试方法流程图如图3所示，该方法包括如下步骤：

步骤S101：客户机向服务器发送旁路测试开始消息。将所述包括旁路设备的第一设备10或第二设备20作为客户机，向相对的作为服务器的第二设备20或第一设备10发出旁路测试开始消息(在本实施例的程序模块中，该旁路测试开始消息称为TEST_BYPASS_BEGIN)。第一设备10或第二设备20其中的至少一个具有旁路设备，例如第一设备10具有旁路设备而第二设备20不具有旁路设备，此时将第一设备10作为客户机而第二设备20作为服务器，反之亦然。若第一设备10和第二设备20均具有旁路设备，则第一设备10或第二设备20作为客户机，相应的第二设备20或第一设备10作为服务器。对于前一种情况，可以用第二设备20来辅助第一设备10来测试其具有的旁路设备。对于后一种情况，第一设备10和第二设备20分别可以在对方的辅助下测试其具有的旁路设备。在其中一个设备测试完成后，二者的客户机/服务器的角色互换，进行另一个设备的测试。

步骤S102：客户机在服务器的辅助下完成针对旁路设备106的旁路测试。作为客户机的第一设备10或第二设备20在作为服务器的第二设备20或第一设备10的辅助下，完成针对旁路设备106的测试，这些测试包括当前模式(current mode)、下次开机模式(nextbootmode)以及关机模式(poweroff mode)中的至少一种模式下的旁路功能的测试和看门狗(watchdog)的测试。在这三种模式下，旁路设备可能是处于正常模式或旁路模式。作为辅助的服务器的作用主要包括：作为网络数据发送和接收的对象；在客户机测试关机模式及下次开机模式时，帮助记录测试结果。

具体说明如下：

在测试当前模式时：

客户机根据在旁路模式(BYPASS MODE)和正常模式(NORMAL MODE)下网卡的连接状态不同自行测试当前模式中的旁路模式和正常模式。支持旁路功能的网卡，在旁路模式下网卡状态为连接关闭(Link Down)状态，在正常模式下网卡的状态为连接保持(Link Up)状态。

在测试下次开机模式时：

客户机向服务器发送测试下次开机模式中的旁路模式(BYPASS MODE)的消息(本实施例中称为POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_BYPASS)。随即客户机关机，并设置自动开机。在计算机系统中，自动开机可采用如下方式实现。

a)获取电源管理接口的IO地址PMBase。

b)设置南桥RTC唤醒事件使能为RTC_EN。

c)根据用户输入参数计算唤醒时间，并将结果写入RTC的Alarm寄存器。

客户机的关机至设置的自动开机之间的时间以服务器足够测试旁路设备的状态为准。

收到该POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_BYPASS消息后，服务器测试并记录测试结果：旁路成功(POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_BYPASS_PASS)或旁路失败(POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_BYPASS_FAIL)。等客户机启动后，服务器再将测试结果发送给客户机保存。

客户机还可以向服务器发送测试下次开机模式中的正常模式(NORMAL)的消息(本实施例中称为POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_NORMAL)。随即客户机关机，并设置自动开机。

收到该POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_NORMAL消息后，服务器测试并记录测试结果：

旁路成功(POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_NORMAL_PASS)或

旁路失败(POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_NORMAL_FAIL)。等客户机启动后，服务器再将测试结果发送给客户机保存。

如图4所示，为另一实施例的旁路设备的自动测试方法流程图。以下结合图1和图2进行说明。

步骤S201：检测第一设备和第二设备以获得具有旁路设备的网口。第一设备10和第二设备20可具有多个网口102，网口102可配有旁路设备106，也可能没有旁路设备。本步骤将配有旁路设备106的网口102检测出来并进行保存，以便在后续测试过程中直接读取网口地址即可进行测试，不用在每次对网口进行测试前都检测网口是否配有旁路设备。

本步骤具体可包括如下步骤：

步骤S21：枚举挂接在所述第一设备或第二设备上的旁路设备。本实施例中，通常所述旁路设备挂接在以计算机系统为基础的第一设备或第二设备的系统管理总线(SystemManagement Bus，SMBus)上，所述枚举过程基于系统管理总线协议。可以理解，旁路设备还可以以其他方式与第一设备或第二设备连接，例如采用GPIO接口连接。

步骤S22：依次设置所述旁路设备的工作模式为旁路模式或正常模式，并记录相应网口的连接状态。通过写旁路设备的寄存器可以设置其工作模式。

步骤S23：若所述网口的连接状态会随着所述旁路模式或正常模式而呈现相应的改变，则记录所述网口对应的旁路设备为待测试的旁路设备。可以将结果记录在文件中进行保存。

步骤S202：将第一设备或第二设备作为客户机，并检测客户机上的具有旁路设备的网口的IP地址。测试时，是以另一设备作为辅助完成旁路设备的测试。将包括旁路设备的第一设备10或第二设备20作为客户机，相对的第二设备20或第一设备10作为服务器。检测开始时，首先定义客户机和服务器角色，然后以客户机作为测试对象，并开始检测。

步骤S203：判断所述网口是否为客户机的预设IP地址(客户机和服务器预设的IP地址一一对应，便于组成测试网络)，若是，则执行步骤S204，否则执行步骤S212。通过检测网口的IP地址，并与之前保存的信息进行对比，确定该网口对应的旁路设备为待测试对象。

步骤S204：备份客户机上的旁路设备的寄存器。由于测试过程中需要不断改变旁路设备的状态，所以测试完之后并不一定能回到测试前的状态，因此首先对其状态进行备份，以方便后面进行恢复(步骤S208)。当然测试结束也不一定是要恢复到测试前状态，也可以是恢复到出厂默认状态，故此步骤和步骤S208在其他实施例中可以省略。

步骤S205：客户机向服务器发送测试开始消息。服务器在接收到客户机的测试开始消息后，开始测试。同时，将测试结果发送给客户机保存。步骤S206：进行旁路设备的测试。完成包括当前模式(current mode)、下次开机模式(nextboot mode)以及关机模式(poweroff mode)中的至少一种模式下的旁路功能的测试。作为辅助的服务器的作用主要包括：作为网络数据发送和接收的对象；在客户机测试关机模式及下次开机模式时，帮助记录测试结果。

具体说明如下：

在测试当前模式时：

客户机根据在旁路模式(BYPASS MODE)和正常模式(NORMAL MODE)下网卡的连接状态不同自行测试当前模式中的的旁路模式和正常模式。

在测试下次开机模式时：

客户机向服务器发送测试下次开机模式中的旁路模式(BYPASS MODE)的消息(本实施例中称为POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_BYPASS)。随即客户机关机，并设置自动开机。在计算机系统中，自动开机可采用如下方式实现。

a)获取电源管理接口的IO地址PMBase。

b)设置南桥RTC唤醒事件使能为RTC_EN。

c)根据用户输入参数计算唤醒时间，并将结果写入RTC的Alarm寄存器。

客户机的关机至设置的自动开机之间的时间以服务器足够测试旁路设备的状态为准。

收到该POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_BYPASS消息后，服务器测试并记录测试结果：旁路成功(POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_BYPASS_PASS)或旁路失败(POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_BYPASS_FAIL)。等客户机启动后，服务器再将测试结果发送给客户机保存。

客户机还可以向服务器发送测试下次开机模式中的正常模式(NORMAL)的消息(本实施例中称为POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_NORMAL)。随即客户机关机，并设置自动开机。

收到该POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_NORMAL消息后，服务器测试并记录测试结果：

旁路成功(POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_NORMAL_PASS)或

旁路失败(POWEROFF_NEXTBOOT_MODE_NORMAL_FAIL)。等客户机启动后，服务器再将测试结果发送给客户机保存。

上述测试中，可以依次进行，也可以执行其中一项或两项。

步骤S207：测试看门狗和将旁路设备恢复为默认设置。

1.将旁路设备设置为正常模式。

2.启动看门狗。

3.每隔一段时间(如1s)喂1次狗。

4.检测支持旁路功能的网卡的连接状态，如果网卡为已连接状态，说明喂狗成功，否则喂狗失败。

5.停止看门狗。

测试目的就是验证以下功能：

1.看门狗能否正常启动。

2.看门喂狗功能是否正常。

3.喂狗失败时能否跳到旁路模式。

4.能否停止看门狗。

步骤S208：恢复客户机上的旁路设备至测试前状态。可以根据步骤S204备份的信息自动恢复，也可以对旁路设备重新设置进行恢复。测试结束不一定是要恢复到测试前状态，也可以是恢复到出厂默认状态，故此步骤在其他实施例中可以省略。

步骤S209：判断服务器是否支持旁路功能，若是，则执行步骤S210，否则结束整个测试。

步骤S210：发送旁路测试完成消息，由客户机角色转换为服务器角色。

步骤S211：判断客户机是否完成测试，若是，则结束整个测试，否则继续监测客户机状态并判断客户机是否完成测试，也即返回步骤S211。

另外，在步骤S203的判断步骤中，若网口的IP地址不是预设的IP地址，也将检测客户机是否完成测试并执行客户机和服务器角色互换的步骤。也即：

步骤S212：判断客户机是否完成测试，若是，则执行步骤S213，否则继续监测客户机状态并判断客户机是否完成测试，也即返回步骤S212。

步骤S213：交换客户机和服务器的角色。

步骤S211和步骤S212的区别在于，步骤S211是当前设备已经完成旁路设备测试，需要监听另一台设备是否完成旁路设备测试。步骤S212是先监听另一台设备是否完成旁路设备测试，只有另一台设备完成了旁路设备的测试，才能开始本设备的旁路设备测试。

进一步地，在上述测试过程中，当旁路设备从旁路模式转换为正常模式时，还包括将网卡控制器进行复位的步骤。从旁路模式切换到正常模式时，网卡会自协商建立连接，有时速度会很慢(有的网口可能需要30秒以上)。对网卡控制器进行复位，关闭自协商，强制网卡工作在1000Mb/s，可以在规定时间内，如30秒，可靠地建立连接(即linkup)。这样可以避免因某些网卡建立连接的速度慢，导致测试程序误判正常模式失效的问题。

参考图2，提供一实施例的旁路设备测试系统。该旁路设备测试系统运行于具有旁路设备的以计算机系统为基础的第一设备10和第二设备20上，用于自动对所述旁路设备进行测试，包括：网口枚举模块110、网卡控制器复位模块120、系统管理总线通信模块130、开关机模块140、旁路设备状态备份模块150、旁路测试模块160以及客户机/服务器通信模块170。

网口枚举模块110用于检测第一设备10和第二设备20以获得具有旁路设备的网口。第一设备10和第二设备20可具有多个网口102，网口102可配有旁路设备106，也可能没有旁路设备。本步骤将配有旁路设备106的网口102检测出来并进行保存，以便在后续测试过程中直接读取网口地址即可进行测试，不用在每次对网口进行测试前都检测网口是否配有旁路设备。

网卡控制器复位模块120用于对网卡控制器进行复位，关闭自协商建立连接。当旁路设备从旁路模式转换为正常模式时，还包括将网卡控制器进行复位的步骤。从旁路模式切换到正常模式时，网卡会自协商建立连接，有时速度会很慢(有的网口可能需要30秒以上)。对网卡控制器进行复位，关闭自协商，强制网卡工作在1000Mb/s，可以在规定时间内，如30秒，可靠地建立连接(即linkup)。这样可以避免因某些网卡建立连接的速度慢，导致测试程序误判正常模式失效的问题。

系统管理总线通信模块130用于旁路设备与计算机南桥进行通信。本实施例中，所述旁路设备挂接在以计算机系统为基础的第一设备或第二设备的系统管理总线(SystemManagement Bus，SMBus)上，网口枚举模块110的枚举过程基于系统管理总线协议。

开关机模块140用于对客户机关机和自动唤醒开机。在计算机系统中，自动开机可采用如下方式实现。

a)获取电源管理接口的IO地址PMBase。

b)设置南桥RTC唤醒事件使能为RTC_EN。

c)根据用户输入参数计算唤醒时间，并将结果写入RTC的Alarm寄存器。

客户机的关机至设置的自动开机之间的时间以服务器足够测试旁路设备的状态为准。

旁路设备状态备份模块150用于备份测试前的旁路设备的状态，以便测试完成后恢复。

旁路测试模块160用于对当前模式、下次开机模式以及关机模式中的至少一种模式下的旁路功能进行测试和看门狗测试。

客户机/服务器通信模块170用于客户机和服务器之间进行通信。实现服务器和客户机的信息交互，握手及测试的同步。旁路测试中的关机模式必须要服务器端检测自身网卡的连接状态来判断客户机对应网卡的旁路模式是否切换正常，因为客户机机器已经关机，软件已经停止运行，因此靠客户机自身无法检测关机模式下的旁路状态。为保证信息的准确无误地到达，可以采用类似网络通信协议的三次握手协议实现。服务器/客户机通信的硬件可以是串口或网卡等任何可以实现两台机器的硬件接口。为减少测试设备，本实施例中使用网卡实现两台被测试机器的通信。

上述测试方法和系统能够利用两台设备，使其中一个设备辅助另一个设备的旁路设备的自动进行测试，不需要依赖人工参与和判断，因此可以避免人工测试带来的各种问题。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种旁路设备的自动测试方法，其特征在于，基于相互将网口进行直连的第一设备和第二设备，所述第一设备和第二设备的至少其中之一包括所述旁路设备，包括如下步骤：

将所述包括旁路设备的第一设备或第二设备作为客户机，向相对的作为服务器的第二设备或第一设备发出旁路测试开始消息；

所述作为客户机的第一设备或第二设备在所述作为服务器的第二设备或第一设备的辅助下，通过与所述作为服务器的第二设备或第一设备通信完成看门狗的测试和包括当前模式、下次开机模式以及关机模式中的至少一种模式下的旁路功能的测试。

2.根据权利要求1所述的旁路设备的自动测试方法，其特征在于，若所述作为服务器的第二设备或第一设备也包括所述旁路设备，则在所述作为客户机的第一设备或第二设备测试完成后，将客户机作为服务器、将服务器作为客户机进行旁路功能的测试。

3.根据权利要求1所述的旁路设备的自动测试方法，其特征在于，在测试开始前，还包括检测所述第一设备和第二设备以获得具有旁路设备的网口的步骤。

4.根据权利要求3所述的旁路设备的自动测试方法，其特征在于，所述检测第一设备和第二设备以获得具有旁路设备的网口的步骤具体包括：

枚举挂接在所述第一设备或第二设备上的旁路设备；

依次设置所述旁路设备为旁路模式和正常模式，并记录相应网口的连接状态；

若所述网口的连接状态会随着所述旁路模式或正常模式而呈现相应的改变，则记录所述网口对应的旁路设备为待测试的旁路设备。

5.根据权利要求4所述的旁路设备的自动测试方法，其特征在于，所述旁路设备挂接在以计算机系统为基础的第一设备或第二设备的系统管理总线上，所述枚举过程基于系统管理总线协议。

6.根据权利要求1所述的旁路设备的自动测试方法，其特征在于，在测试过程中，当旁路设备从旁路模式转换为正常模式时，还包括将网卡控制器进行复位的步骤。

7.根据权利要求1所述的旁路设备的自动测试方法，其特征在于，在测试开始前，还包括备份所述旁路设备的状态的步骤。

8.根据权利要求7所述的旁路设备的自动测试方法，其特征在于，在测试结束后，还包括还原所述旁路设备的状态的步骤。

9.一种旁路设备自动测试系统，其特征在于，运行于具有旁路设备的以计算机系统为基础的第一设备和第二设备上，用于自动对所述旁路设备进行测试，包括：

服务器/客户机通信模块，用于客户机和服务器之间进行通信，实现服务器和客户机的信息交互、握手及测试的同步；

开关机模块，用于对客户机关机和自动唤醒开机；

旁路测试模块，用于看门狗测试和对当前模式、下次开机模式以及关机模式中的至少一种模式下的旁路功能进行测试；

网口枚举模块，用于检测第一设备和第二设备以获得具有旁路设备的网口；

系统管理总线通信模块，用于旁路设备通过系统管理总线协议与计算机南桥进行通信。

10.根据权利要求9所述的旁路设备自动测试系统，其特征在于，还包括：

网卡控制器复位模块，用于在旁路设备从旁路模式转换为正常模式时对网卡控制器进行复位，关闭自协商建立连接；

旁路设备状态备份模块，用于备份测试前的旁路设备的状态。