CN108632115A - 一种POF交换机idle定时的测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种POF交换机idle定时测试系统及方法，所述系统包括：测试表项配置模块，用于向待测POF交换机配置预定的POF流表，并向定时误差计算模块提供idle定时时间和idle定时的配置时刻；测试数据发送模块，用于向待测POF交换机连续发送测试数据包；转发监听模块，用于监听待测POF交换机的转发行为，当转发行为发生变化时，记录转发行为变化时刻，并向定时误差计算模块发送该时刻；定时误差计算模块，用于接收idle定时时间、idle定时的配置时刻和转发行为变化时刻，并计算出idle定时误差，形成测试结果。本发明的测试系统能够更加可靠地测试idle定时误差，且只需执行一次即可得到结果，具有简单有效的优点。

Description

一种POF交换机idle定时的测试系统及方法

技术领域

本发明涉及网络通信领域，具体涉及到一种POF交换机idle定时的测试系统及方法。

背景技术

软件定义网络(Software Defined Networking，SDN)通过将网络设备的控制功能和数据转发功能解耦，由逻辑集中的控制器管理交换机的行为，交换机仅负责数据转发，从而实现了底层设备的可编程，大大提高了网络的灵活性，降低了设备更新的成本。OpenFlow是应用最广泛的SDN实现，已经成为事实上的标准。然而OpenFlow通过预先定义的方式支持协议字段，在扩展新的网络协议时存在兼容性问题。为了摆脱OpenFlow的局限性，华为公司提出了协议无感知转发(Protocol Obliviously Forwarding，POF)技术，POF通过偏移和长度定义字段，支持任意的协议格式。

POF控制器通过下发POF消息管理交换机，使用流表控制其数据转发行为。流表包含若干个表项，每个表项包含匹配域、匹配值、优先级、指令等信息。若POF交换机收到的数据包与表项匹配，则执行相应的指令，从而实现对数据包的处理和转发。

为了充分利用交换机流表存储空间，减少控制器通讯开销，POF与OpenFlow都提供了表项失效机制，允许交换机主动清理不活跃的表项，包括idle定时和hard定时两种机制。在idle定时机制中，若表项一段时间未匹配数据包，将被交换机清除。Idle定时机制也被用于网络测量与路由更新。Idle定时的准确性将影响上述应用的性能，是交换机的重要性能指标之一。目前，POF交换机没有公开的测试idle定时的方法，OpenFlow交换机测试idle定时的方法主要有：

(1)修改idle设置表项的标志，令其在被移除时向控制器发送Flow_removed消息，认为收到Flow_removed消息的时刻为idle定时到期的时刻。然而这种方法既不可靠也不准确，对交换机的测试，不能依靠交换机来检查，交换机是一个黑盒，测试人员无法得知idle是否真的到期，表项是否真的被移除，且这种方法引入了封装并发送Flow_removed消息的延时，测试结果不够准确。

(2)通过hard定时机制进行验证，设置优先级高的表项的hard_timeout，当优先级高的表项到期后，测试数据包匹配到优先级低的idle设置表项，通过idle设置表项的指令是否被执行判断其是否已经移除，用hard_timeout不断逼近idle_timeout，直到结果满足测试精度。这种方法首先需要测试hard定时机制，而hard定时具有一定误差，基于hard定时去测试idle定时将带来更大的误差。此外，这种方法需要多次尝试hard_timeout，测试过程较为繁琐。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种测试POF交换机idle定时的测试系统及方法，采用测试数据包进行验证，结果可靠，同时，只需一次测试即可获得准确的测试结果。

为实现上述目的，本发明提出了一种测试POF交换机idle定时的测试系统，用于对POF交换机的idle定时功能进行测试，所述系统包含：测试表项配置模块、测试数据发送模块、转发监听模块和定时误差计算模块；

所述测试表项配置模块，与待测POF交换机的控制端口连接，用于向待测POF交换机配置预定的POF流表，并向定时误差计算模块提供idle定时时间和idle定时的配置时刻；

所述测试数据发送模块，与待测POF交换机的输入数据端口连接，用于向待测POF交换机连续发送测试数据包；

所述转发监听模块：与待测POF交换机的输出数据端口连接，用于监听待测POF交换机的转发测试数据包的行为，当转发行为发生变化时，记录转发行为变化时刻，并向定时误差计算模块发送该时刻；

所述定时误差计算模块：基于idle定时时间、idle定时的配置时刻和转发行为变化的时刻，计算idle定时误差，形成测试结果。

作为上述系统的一种改进，所述预定的POF流表中，设置idle的表项A位于流表1，处理数据的表项B位于流表2；设置表项A的匹配值为1；利用POF指令将表项A的匹配值赋值给表项B，并设置表项B的数据处理动作；若表项A失效，表项B的匹配值将被POF指令设为0；设置表项A的idle定时时间，记录idle定时的配置时刻。

作为上述系统的一种改进，所述测试数据包的匹配字段值为0；所述测试数据包的发送间隔低于t/10；t为测试要求的时间精度。

作为上述系统的一种改进，所述转发行为变化时刻为当idle表项被移除后，转发监听模块收到POF交换机转发的第一个数据包的时刻。

作为上述系统的一种改进，所述idle定时误差e的计算公式为：

e＝|T_d-T_c-T_i|/T_i*100％

其中，T_i为idle定时时间，T_c为idle定时配置时刻，T_d为转发行为变化时刻。

本发明还提供了一种POF交换机idle定时的测试方法，所述方法包括：

步骤1)向待测POF交换机配置预定的POF流表；

步骤2)POF流表设置完毕后，向POF交换机连续发送测试数据包；

步骤3)通过flow_mod消息设置idle表项的定时时间为T_i；记录idle定时的配置时刻T_c；

步骤4)监听POF交换机的输出数据端口，当idle表项被移除后，记录POF交换机的转发行为变化时刻T_d；

步骤5)计算idle定时与设置的定时之间的误差e：

e＝|T_d-T_c-T_i|/T_i*100％

形成测试结果。

本发明的优势在于：

本发明的测试系统使用数据包验证表项移除，结果可靠，只需执行一次测试即可获得准确的测试结果，简单有效。

附图说明

图1是本发明的POF交换机idle定时的测试系统的示意图；

图2是本发明的POF交换机idle定时的测试方法的流程图；

图3是本发明的流表配置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明的一种POF交换机idle定时的测试系统，所述系统包含：

测试表项配置模块：与待测POF交换机的控制端口连接，用于向待测POF交换机配置预定的POF流表，并向定时误差计算模块提供idle定时的配置时间；

配置待测POF交换机的流表，其中，设置idle的表项A位于流表1，处理数据的表项B位于流表2；设置表项A的匹配值为非缺省值(缺省值一般为0)；利用POF指令将表项A的匹配值赋值给表项B，并设置表项B的数据处理动作(如output)；数据包不匹配表项A，每个数据包都尝试匹配表项B，若表项A失效，表项B的匹配值将被POF指令设为缺省值；设置表项A的idle定时，记录配置时间，提供给定时误差计算模块。

测试数据发送模块：与待测POF交换机的输入数据端口连接，用于连续向待测POF交换机发送测试数据包；

向待测交换机循环发送数据包，数据包的匹配字段值为缺省值；设测试要求的时间精度为t，则数据包的发送间隔低于t/10。

转发监听模块：与待测POF交换机的输出数据端口连接，用于监听待测POF交换机的转发行为，当转发行为发生变化时，向定时误差计算模块发送该变化时间；

监听待测POF交换机的转发行为，当转发行为发生变化时，如收到交换机转发的第一个数据包时，记录发生该变化的时间，提供给定时误差计算模块。

定时误差计算模块：基于idle定时的配置时间和转发行为变化的时间，计算idle定时误差。

从测试表项配置模块获取idle定时时间T_i和idle定时配置时间T_c，从转发监听模块获取转发行为变化时间T_d，计算idle定时的百分比误差e＝|T_d-T_c-Ti|/T_i*100％。

测试前，按照图1所示，将待测POF交换机与测试系统相连，并清除现有流表。

如图2所示，本发明的POF交换机idle定时的测试方法，所述方法包括：

步骤1)现有规则清除完毕后，配置待测POF交换机流表，通过table_mod消息分别添加3个流表，通过flow_mod消息添加表项，表项配置如图3所示。3个流表的匹配域相同，本例中，为IP首部目的地址的最后一位。流表1含有1个表项，由于掩码为0x0，可以匹配任意数据包，动作为：Get Table Entry指令获得流表3中表项1的匹配值，保存在metadata域；SetTable Entry将其从metadata域取出，设置为流表2中表项1的匹配值；Goto Table进入流表2。流表2含有1个表项，其匹配值为1，动作为Output，转发端口为输出数据端口。流表3含有1个表项，为idle设置表项，匹配值为1。

步骤2)流表设置完毕后，向POF交换机发送数据流，发送数据流的速率为R，1/R比测试精度至少小一个量级，如此数据包之间的时间间隔足够小，idle设置表项被移除的时刻可以“恰好”有数据包到达，速率越大测试精度越高，但发送速率受到待测交换机处理速率的限制，数据包在交换机中不能排队等待，以免影响测试结果。

测试数据包为IP包，IP首部目的地址字段的最后一位为0，idle设置表项存在时，流表1的表项1可以获得idle设置表项的匹配值，即1，赋予流表2的表项1。测试数据包无法匹配流表2的表项，数据包被丢弃；idle设置表项被移除后，流表1的表项1无法得到idle设置表项的匹配值，流表2的表项1的匹配值将被赋为metadata的缺省值，即0。测试数据包将能够匹配流表2的表项1，数据包被转发出去。

步骤3)通过flow_mod消息设置idle设置表项的idle_timeout时间为T_i。

步骤4)记录设置idle定时的flow_mod消息发出的时刻T_c。

步骤5)监听输出数据端口，当idle设置表项被移除后，收取交换机转发的第一个数据包，并记录其接收时刻T_d。

步骤6)计算idle定时与设置的定时之间的误差e＝|T_d-T_c-T_i|/T_i*100％。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种POF交换机idle定时的测试系统，用于对POF交换机的idle定时功能进行测试，其特征在于，所述系统包含：测试表项配置模块、测试数据发送模块、转发监听模块和定时误差计算模块；

所述测试表项配置模块，与待测POF交换机的控制端口连接，用于向待测POF交换机配置预定的POF流表，并向定时误差计算模块提供idle定时时间和idle定时的配置时刻；

所述测试数据发送模块，与待测POF交换机的输入数据端口连接，用于向待测POF交换机连续发送测试数据包；

所述转发监听模块：与待测POF交换机的输出数据端口连接，用于监听待测POF交换机的转发测试数据包的行为，当转发行为发生变化时，记录转发行为变化时刻，并向定时误差计算模块发送该时刻；

所述定时误差计算模块：基于idle定时时间、idle定时的配置时刻和转发行为变化的时刻，计算idle定时误差，形成测试结果。

2.根据权利要求1所述的POF交换机idle定时的测试系统，其特征在于，所述预定的POF流表中，设置idle表项A位于流表1，处理数据表项B位于流表2；设置表项A的匹配值为1；利用POF指令将表项A的匹配值赋值给表项B，并设置表项B的数据处理动作；若表项A失效，表项B的匹配值将被POF指令设为0；设置idle表项A的idle定时时间，记录idle定时的配置时刻。

3.根据权利要求1所述的POF交换机idle定时的测试系统，其特征在于，所述测试数据包的匹配字段值为0；所述测试数据包的发送间隔低于t/10；t为测试要求的时间精度。

4.根据权利要求1所述的POF交换机idle定时的测试系统，其特征在于，所述转发行为变化时刻为当idle表项被移除后，转发监听模块收到POF交换机转发的第一个数据包的时刻。

5.根据权利要求1所述的POF交换机idle定时的测试系统，其特征在于，所述idle定时误差e的计算公式为：

e＝|T_d-T_c-T_i|/T_i*100％

其中，T_i为idle定时时间，T_c为idle定时配置时刻，T_d为转发行为变化时刻。

6.一种POF交换机idle定时的测试方法，所述方法包括：

步骤1)向待测POF交换机配置预定的POF流表；

步骤2)所述POF流表设置完毕后，向POF交换机连续发送测试数据包；

步骤3)通过flow_mod消息设置idle表项的定时时间为T_i；记录idle定时的配置时刻T_c；

步骤4)监听POF交换机的输出数据端口，当idle表项被移除后，记录POF交换机的转发行为变化时刻T_d；

步骤5)计算idle定时与设置的定时之间的误差e：

e＝|T_d-T_c-T_i|/T_i*100％

形成测试结果。