CN107864072A - 测试仪及其多端口被测设备的以太网测试方法 - Google Patents

测试仪及其多端口被测设备的以太网测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种测试仪及其多端口被测设备的以太网测试方法，所述方法包括：测试仪对与被测设备相连接的各端口将要发送测试数据包的目的端口根据如下原则进行调度：同一时刻各端口不会有多于一个的测试数据包发往同一目的端口；且每个端口以轮循方式向所述被测设备的除与本端口连接的端口之外的其它所有端口发送测试数据包；所述测试仪根据调度结果，控制各端口以同步方式发送测试数据包。应用本发明可以避免出现多个端口同时向某一目的端口发送流量的情况，而导致的测试失败或者异常。

Description

测试仪及其多端口被测设备的以太网测试方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是指一种测试仪及其多端口被测设备的以太网测试方法。
背景技术
以太网测试由一些国际标准和规范指导，比如RFC2544和RFC2889。交换机和路由器的生产厂商都需要在出厂前对生产的设备按这些国际测试标准进行测试。RFC2544是其中最基础的一个测试指引，其中定义了full mesh(全网状)测试，用来验证交换设备的端口在转发多路网络流量时候的端口带宽利用能力。RFC2889中定义的many-to-one(多对一)的测试也是基于同样的测试目的。
全网状测试的被测设备一般都涉及到较多的端口，比如24口交换机，48口交换机。与之相对应，需要有24或者48个测试仪的端口产生和接收、分析测试流量。图1用4个端口的交换设备与测试仪端口的连接和网络流量关系表示了全网状拓扑结构。
在图1中，交换机的4个端口用P1，P2，P3和P4表示，测试仪也是4个端口，分别用TP1、TP2、TP3、TP4表示，用网线一一对应对接起来。在全网状测试中，端口P1将会收到发往P2、P3和P4的流量，分别在图中用F2、F3和F4表示，端口P2将会收到发往P1、P3和P4的流量，分别在图中用F1、F3和F4表示，与此类推。
以被测设备端口P1为例，来考察问题所在。从图1可以看出，如果测试仪之间的端口没有任何协调关系的话，那么一旦开始测试之后，很可能TP2、TP3和TP4发出的第一个包都是发往TP1的，TP2、TP3和TP4的接下来两个包都不是发往TP1的，两个包之后，TP2、TP3和TP又各有1个包同时发往TPl。换言之，P1需要转发的流量存在瞬时突发，突发完了以后，有一段时间完全没有网络包，链路空闲，过一段时间又来一个突发，如此往复。
假设四个端口都是千兆端口，也就是端口的发送和接收能力都是1Gbps/S。那么在突发区间，P1端口将看到3Gbps/S的突发流量，经过一段时间的空闲阶段，又看到3Gbps/S的突发流量。这样的结果，要么出现端口P1丢包，要么出现网络包存在较大的延迟，都会导致测试失败或者异常。如果能有办法协调各个端口发包的时刻和顺序，使每个端口看到比较均匀的看到1Gbps/S的流量，就不会存在上述问题。以上是以4端口设备为例进行说明，当被测设备的端口数增加的时候，问题将急剧恶化。
由上述可以看出，端口非均匀流量的原因在于端口之间无协调关系，有可能多个端口同时向某个目的端口发送网络包。其中一种解决办法就是让各个端口各自独立，随机的启动发送，那么发往目的端口的网络包可能会错开，减少突发阶段的聚合总带宽。然而，如果各端口随机启动，测试的场景不可重现，各次测试的结果可能都不一样；另外，也无法完全避免多个端口同时向某一目的端口发送流量的情况。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种测试仪及其多端口被测设备的以太网测试方法，以避免出现多个端口同时向某一目的端口发送流量的情况，而导致的测试失败或者异常。
基于上述目的本发明提供一种多端口被测设备的以太网测试方法，包括：
测试仪对与被测设备相连接的各端口将要发送测试数据包的目的端口根据如下原则进行调度：
同一时刻各端口不会有多于一个的测试数据包发往同一目的端口；且每个端口以轮循方式向所述被测设备的除与本端口连接的端口之外的其它所有端口发送测试数据包；
所述测试仪根据调度结果，控制各端口以同步方式发送测试数据包。
其中，所述测试仪对与被测设备相连接的各端口将要发送测试数据包的目的端口进行调度的具体方法，包括：
所述测试仪依次调度各端口将要发送的测试数据包的目的端口；
对于当前调度的端口，所述测试仪将所述被测设备的除与该端口连接的端口之外的其它端口依次作为待定端口，并在判断当前的待定端口满足如下条件时，将该待定端口确定为当前调度的端口的测试数据包的目的端口：
所述待定端口不同于之前调度的端口的目的端口；且
所述待定端口不同于当前调度的端口在本次轮循过程中已发送测试数据包的目的端口。
本发明还提供一种测试仪，包括：
同步信号输出模块，用于输出同步信号；
测试数据包调度模块，用于对与被测设备相连接的各端口将要发送的测试数据包根据如下原则进行调度：同一时刻各端口不会有多于一个的测试数据包发往同一目的端口；且每个端口以轮循方式向所述被测设备的除与本端口连接的端口之外的其它所有端口发送测试数据包；
多个测试业务模块，其中，每个测试业务模块用于依据所述同步信号，从本模块的端口发送由所述测试数据包调度模块的调度结果所确定的本模块端口应发送的测试数据包。
其中，所述测试数据包调度模块具体用于依次调度各端口将要发送的测试数据包的目的端口；对于当前调度的端口，将所述被测设备的除与该端口连接的端口之外的其它端口依次作为待定端口，并在判断当前的待定端口满足如下条件时，将该待定端口确定为当前调度的端口的测试数据包的目的端口：所述待定端口不同于之前调度的端口的目的端口；且所述待定端口不同于当前调度的端口在本次轮循过程中已发送测试数据包的目的端口。
本发明还提供一种测试系统，包括：被测设备，以及上述的测试仪；其中，所述测试仪各端口分别连接于所述被测设备的各端口。
本发明的技术方案中，以同步方式发送测试数据包，且对各端口将要发送测试数据包的目的端口进行调度，调度的原则是同一时刻各端口不会有多于一个的测试数据包发往同一目的端口；且每个端口以轮循方式向所述被测设备的除与本端口连接的端口之外的其它所有端口发送测试数据包；从而可以避免出现多个端口同时向某一目的端口发送流量的情况，而导致的测试失败或者异常。
附图说明
图1为现有技术的用4个端口的交换设备与测试仪端口的连接和网络流量是示意图；
图2a为本发明实施例提供的一种测试仪的内部结构框图；
图2b为本发明实施例提供的一种多个测试业务模块同步发包的时序示意图；
图3为本发明实施例提供的一种多端口被测设备的以太网测试方法流程图；
图4为本发明实施例提供的一种4端口测试仪的调度情况示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
本发明的技术方案中，首先解决端口的同步问题，也就是测试仪根据调度结果，控制各端口以同步方式发送测试数据包。在解决端口同步问题后，进而对端口上的网络数据流进行调度上的调整，也就是对各端口发包顺序进行调整，以避免出现多个端口同时向某一目的端口发送流量的情况，而导致的测试失败或者异常。
下面结合附图详细说明本发明技术方案。
本发明实施例提供的一种测试仪，如图2a所示，包括：同步信号输出模块201、测试数据包调度模块202、多个测试业务模块203。
测试仪可以是一个独立的机箱式设备，设备上插有多张测试业务板卡，测试业务板卡有一片或多片FPGA，支持多个业务端口，实现流量生成、时延计算、统计各项指标等重要功能；多个测试业务模块203则分别设置于各测试业务板卡上。
机箱内有专门的CPU主控卡(或称主板)，上述的板卡均插接于主板上；主板对测试业务板卡进行管理、配置和测试结果收集。上述测试数据包调度模块202可设置于主板上。
同步信号输出模块201用于输出同步信号；其中，所述同步信号具体可以是秒脉冲信号。同步信号输出模块201可以设置于主板上，也可以是从外部接入到机箱，然后分发到测试业务板卡上的测试业务模块203。
通过秒脉冲实现同步可以有多种实现方式，比如，一种方式是：控制秒脉冲源头的产生时刻：等所有的测试业务板卡都准备好以后，再产生秒脉冲，这样，所有的测试业务板卡一看到秒脉冲就可以开始发包，达到同步的目的。另一种方式是：将同一个不受控的秒脉冲源分发到多个测试业务板卡上，等所有需要同步的的测试业务板卡都准备好以后，在下一个秒脉冲到达时，都开始发包。
比如，如图2b所示，假定一个测试仪上有两片测试业务板卡需要同步，其测试业务模块203分别标记为FPGA1和FPGA2。为达到同步的目的，FPGA1在某个秒脉冲之后，做出一个特殊的标记区间T1，比如将某个特定寄存器的某个特定bit位设置为1，T1的延续时间可能在微秒或者毫秒量级。主板的CPU对需要同步的各测试业务板卡的FPGA不停地采样，一旦采样到这个特征值后，就开始在时间t1，t2对FPGA1和FPGA2下达开始同步的指令(也是通过写寄存器的值实现)。FPGA1和FPGA2收到同步指令之后，分别在下一个秒脉冲(如图3所示的同步点)来临的时候，开始发包，于是达到了同步的目的。当测试仪上有多片测试业务板卡的时候该同步方法同样适用。
测试数据包调度模块202用于对与被测设备相连接的各端口将要发送的测试数据包根据如下原则进行调度：同一时刻各端口不会有多于一个的测试数据包发往同一目的端口；且每个端口以轮循方式向所述被测设备的除与本端口连接的端口之外的其它所有端口发送测试数据包。
具体地，测试数据包调度模块202用于依次调度各端口将要发送的测试数据包的目的端口；对于当前调度的端口，将所述被测设备的除与该端口连接的端口之外的其它端口依次作为待定端口，并在判断当前的待定端口满足如下条件时，将该待定端口确定为当前调度的端口的测试数据包的目的端口：所述待定端口不同于之前调度的端口的目的端口；且所述待定端口不同于当前调度的端口在本次轮循过程中已发送测试数据包的目的端口。
测试业务模块203用于依据所述同步信号，从本模块的端口发送由所述测试数据包调度模块的调度结果所确定的本模块端口应发送的测试数据包。
本发明实施例提供的一种多端口被测设备的以太网测试方法，流程如图2所示，包括如下步骤：
步骤S301：测试仪对与被测设备相连接的各端口将要发送测试数据包的目的端口进行调度。
本步骤中，测试仪的测试数据包调度模块202对与被测设备相连接的各端口将要发送测试数据包的目的端口根据如下原则进行调度：同一时刻各端口不会有多于一个的测试数据包发往同一目的端口；且每个端口以轮循方式向所述被测设备的除与本端口连接的端口之外的其它所有端口发送测试数据包。
具体地，所述测试仪的测试数据包调度模块202依次调度各端口将要发送的测试数据包的目的端口；对于当前调度的端口，将所述被测设备的除与该端口连接的端口之外的其它端口依次作为待定端口，并在判断当前的待定端口满足如下条件时，将该待定端口确定为当前调度的端口的测试数据包的目的端口：
所述待定端口不同于之前调度的端口的目的端口；且所述待定端口不同于当前调度的端口在本次轮循过程中已发送测试数据包的目的端口。
其中，在一个端口的一次轮循过程中，该端口往其它所有端口均发送一次测试数据包，且仅发送一次测试数据包。
图4显示了一种在4端口情况下，根据上述原则进行调度的情况。其中，框住的部分表示同一时刻在不同端口上发送的测试数据包，可以清楚地看到，同一时刻不会有多于一个的测试数据包发往同一个目的端口，这样在任何一个目的端口看来，它接收到的流量都是均匀的，不会导致拥塞或者突发流量。在图3中，以框住的部分为例，同一时刻在端口TP1，TP2，TP3，TP4发出的测试数据包分别是发往端口P2，端口P1，端口P4，端口P3的，同一个端口不会看到超过1G/bps的流量；再看在端口TP1上的发包顺序，分别是发往端口P2，P3，P4的，完成一轮后再重复。
步骤S302：测试仪根据调度结果，控制各端口以同步方式发送测试数据包。
本步骤中，测试仪的各测试业务模块203根据测试数据包调度模块202的调度结果，依据同步信号输出模块201输出的同步信号控制本模块的端口发送测试数据包，以达到各端口同步发送测试数据包的目的。
本发明实施例提供的一种测试系统，包括：被测设备，以及上述的测试仪；其中，所述测试仪各端口分别连接于所述被测设备的各端口。所述被测设备具体可以是网络交换机或路由器。
本发明的技术方案中，以同步方式发送测试数据包，且对各端口将要发送测试数据包的目的端口进行调度，调度的原则是同一时刻各端口不会有多于一个的测试数据包发往同一目的端口；且每个端口以轮循方式向所述被测设备的除与本端口连接的端口之外的其它所有端口发送测试数据包；从而可以避免出现多个端口同时向某一目的端口发送流量的情况，而导致的测试失败或者异常。
本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、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 (8)

1.一种多端口被测设备的以太网测试方法，其特征在于，包括：
测试仪对与被测设备相连接的各端口将要发送测试数据包的目的端口根据如下原则进行调度：
同一时刻各端口不会有多于一个的测试数据包发往同一目的端口；且每个端口以轮循方式向所述被测设备的除与本端口连接的端口之外的其它所有端口发送测试数据包；
所述测试仪根据调度结果，控制各端口以同步方式发送测试数据包。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试仪对与被测设备相连接的各端口将要发送测试数据包的目的端口进行调度的具体方法，包括：
所述测试仪依次调度各端口将要发送的测试数据包的目的端口；
对于当前调度的端口，所述测试仪将所述被测设备的除与该端口连接的端口之外的其它端口依次作为待定端口，并在判断当前的待定端口满足如下条件时，将该待定端口确定为当前调度的端口的测试数据包的目的端口：
所述待定端口不同于之前调度的端口的目的端口；且
所述待定端口不同于当前调度的端口在本次轮循过程中已发送测试数据包的目的端口。
3.一种测试仪，其特征在于，包括：
同步信号输出模块，用于输出同步信号；
测试数据包调度模块，用于对与被测设备相连接的各端口将要发送的测试数据包根据如下原则进行调度：同一时刻各端口不会有多于一个的测试数据包发往同一目的端口；且每个端口以轮循方式向所述被测设备的除与本端口连接的端口之外的其它所有端口发送测试数据包；
多个测试业务模块，其中，每个测试业务模块用于依据所述同步信号，从本模块的端口发送由所述测试数据包调度模块的调度结果所确定的本模块端口应发送的测试数据包。
4.根据权利要求3所述的测试仪，其特征在于，所述同步信号输出模块和测试数据包调度模块设置于主板上；
所述测试业务模块作为板卡，插接于所述主板上。
5.根据权利要求3所述的测试仪，其特征在于，所述同步信号为秒脉冲信号。
6.根据权利要求3所述的测试仪，其特征在于，
所述测试数据包调度模块具体用于依次调度各端口将要发送的测试数据包的目的端口；对于当前调度的端口，将所述被测设备的除与该端口连接的端口之外的其它端口依次作为待定端口，并在判断当前的待定端口满足如下条件时，将该待定端口确定为当前调度的端口的测试数据包的目的端口：所述待定端口不同于之前调度的端口的目的端口；且所述待定端口不同于当前调度的端口在本次轮循过程中已发送测试数据包的目的端口。
7.一种测试系统，其特征在于，包括：被测设备，以及如权利要求3-6任一所述的测试仪；
其中，所述测试仪各端口分别连接于所述被测设备的各端口。
8.根据权利要求7所述的测试系统，其特征在于，所述被测设备具体为网络交换机或路由器。
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