CN108632115B - 一种POF交换机idle定时的测试系统及方法 - Google Patents

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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＝|Td-Tc-Ti|/Ti*100％
其中，Ti为idle定时时间，Tc为idle定时配置时刻，Td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Ti；记录idle定时的配置时刻Tc；
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Td；
步骤5)计算idle定时与设置的定时之间的误差e：
e＝|Td-Tc-Ti|/Ti*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Ti和idle定时配置时间Tc，从转发监听模块获取转发行为变化时间Td，计算idle定时的百分比误差e＝|Td-Tc-Ti|/Ti*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Ti。
步骤4)记录设置idle定时的flow_mod消息发出的时刻Tc。
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Td。
步骤6)计算idle定时与设置的定时之间的误差e＝|Td-Tc-Ti|/Ti*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 (4)

1.一种协议无感知转发交换机idle定时的测试系统，用于对协议无感知转发交换机的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，与待测协议无感知转发交换机的控制端口连接，用于向待测协议无感知转发交换机配置预定的协议无感知转发流表，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，与待测协议无感知转发交换机的输入数据端口连接，用于向待测协议无感知转发交换机连续发送测试数据包；
所述转发监听模块：与待测协议无感知转发交换机的输出数据端口连接，用于监听待测协议无感知转发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；
所述转发行为变化时刻为当idle表项被移除后，转发监听模块收到协议无感知转发交换机转发的第一个数据包的时刻；
所述idle定时误差e的计算公式为：
e＝|Td-Tc-Ti|/Ti*100％
其中，Ti为idle定时时间，Tc为idle定时配置时刻，Td为转发行为变化时刻。
2.根据权利要求1所述的协议无感知转发交换机idle定时的测试系统，其特征在于，所述预定的协议无感知转发流表中，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；利用协议无感知转发指令将表项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的匹配值将被协议无感知转发指令设为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所述的协议无感知转发交换机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。
4.一种协议无感知转发交换机idle定时的测试方法，所述方法包括：
步骤1)向待测协议无感知转发交换机配置预定的协议无感知转发流表；
步骤2)所述协议无感知转发流表设置完毕后，向协议无感知转发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Ti；记录idle定时的配置时刻Tc；
步骤4)监听协议无感知转发交换机的输出数据端口，当idle表项被移除后，记录协议无感知转发交换机的转发行为变化时刻Td；
步骤5)计算idle定时与设置的定时之间的误差e：
e＝|Td-Tc-Ti|/Ti*100％
形成测试结果。
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