一種基於Linux系統的乙太網網絡設備性能測試平臺的製作方法
2023-07-09 01:39:06
專利名稱：一種基於Linux系統的乙太網網絡設備性能測試平臺的製作方法
技術領域：
本發明屬於計算機網絡領域，尤其涉及一種基於Linux系統的乙太網網絡設備性 能測試平臺。
背景技術：
目前，伴隨IP承載網應用業務的不斷擴充，網絡的規模變得越來越大、組網的設 備越來越複雜，網絡設備的性能測試作為保證網絡高性能、高可靠性的基本手段，越來越廣 泛地得到認可。網絡設備的性能測試主要集中在設備網絡層面的性能測試，測試的標準通常採用 業界較廣泛認可的請求評議(Request For Comments, RFC)標準，包括RFC1M2，RFC2544, RFC2885，RFC2889等，其中RFC2544定義了網絡互聯設備最基本的基準性能測試指標，包括
吞吐量、時延、丟包率、背靠背等。圖1示出了現有技術中的網絡設備性能測試方案，利用現場可編程門陣列 (Field-Programmable Gate Array, FPGA)來實現，其中包括不同類型的千兆流量的以太 網幀，網絡數據包的採集和分析，微處理器讀取FPGA採集分析的結果，將結果返回給用戶。 在這種方案中，為了能夠處理高速的數據包流量，需採用專用的硬體晶片，設計專用硬體平 臺，導致網絡設備性能測試的成本高。
發明內容
本發明實施例的目的在於提供一種基於Linux系統的乙太網網絡設備性能測試 平臺，旨在解決現有網絡設備性能測試採用專用的硬體晶片，設計專用硬體平臺實現，導致 測試成本較高的問題。本發明實施例是這樣實現的，一種基於Linux系統的乙太網網絡設備性能測試平 臺，所述平臺包括採用X86多核CPU晶片的微處理器；千兆網卡MAC晶片，與被測網絡設備的網卡連接，向被測網絡設備的網卡發送和 接收測試乙太網幀；Linux系統千兆乙太網卡晶片驅動；數據包發送單元，用於根據用戶要求，產生測試所需的網絡流量數據包，經所述 千兆網卡MAC晶片發送給被測網絡設備；數據包接收單元，用於接收被測網絡設備返回的測試數據包，對測試數據包進行 分析，輸出測試結果；以及用戶交互接口，用於設置測試參數，控制所述測試數據包發送單元產生測試帶寬， 並控制所述數據包接收單元分析測試數據包的方式，將所述數據包接收單元返回的測試結 果顯示給用戶。本發明實施例在現有通用的X86網絡硬體平臺上按照網絡性能測試標準，建立基於Linux的乙太網網絡設備性能測試平臺，能夠準確地測試網絡吞吐量、時延、丟包率、背 靠背等性能指標，滿足現有網絡設備性能測試的需要，同時不需要專用的硬體平臺，測試成 本低。
圖1是現有技術提供的網絡設備性能測試方案圖；圖2是本發明實施例提供的基於Linux系統的乙太網網絡設備性能測試平臺的結 構圖；圖3是本發明實施例提供的測試數據包發送方法的實現流程圖；圖4是本發明實施例提供的測試數據包發送單元的結構圖；圖5是本發明實施例提供的測試數據包接收方法的實現流程圖；圖6是本發明實施例提供的數據包接收單元的結構圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並 不用於限定本發明。本發明實施例在現有通用的X86網絡硬體平臺上，按照網絡性能測試標準，提供 基於Linux系統的乙太網網絡設備性能測試平臺，能夠準確測試網絡吞吐量，時延，丟包 率，背靠背等性能指標，滿足現有網絡設備性能測試的需要，同時不會有因為需要專用的硬 件平臺而導致測試成本高的問題。圖2示出了本發明實施例提供的基於Linux系統的乙太網網絡設備性能測試平臺 的結構，為了便於說明，僅示出了與本發明實施例相關的部分。該測試平臺分硬體和軟體兩個部分，其中微處理器1採用的是X86多核CPU晶片。在本發明實施例中，為了使千兆網卡能夠以IG流量發送和接收最小乙太網幀(64 字節)，需要為網口分別指定一個專用CPU核來處理數據包。千兆網卡MAC晶片2與被測網絡設備的網卡連接，向被測網絡設備的網卡發送和 接收測試乙太網幀，支持電口和光口兩種接口的網卡測試。用戶通過用戶交互接口 3設置測試參數，例如測試帶寬、測試數據包大小、數量 等，控制測試數據包發送單元4產生測試帶寬和數據包接收單元5分析測試數據包的方式， 將數據包接收單元5返回的網絡性能測試結果顯示給用戶。數據包發送單元4根據用戶要求，產生測試所需的網絡流量數據包，經千兆網卡 MAC晶片2發送給被測網絡設備。數據包接收單元5從千兆網卡MAC晶片2接收被測網絡設備返回的測試數據包， 對測試數據包對性能進行分析，將測試結果返回給用戶交互接口 3。網卡驅動6提供千兆乙太網卡晶片驅動。在本發明實施例中，系統運行於Linux 系統上，因此使用Linux系統中的千兆乙太網卡晶片驅動。圖3示出了本發明實施例提供的測試數據包發送方法的實現流程，詳述如下
在步驟S301中，根據用戶設置的測試帶寬，計算出每秒需發送的乙太網幀的數 量；在本發明實施例中，每秒需發送的乙太網幀的數量的計算公式如下Is 內發包量=1000000*BANDWIDTH/((PKT_SIZE+4+20)*8)；其中，BANDWIDTH為用戶設置的測試帶寬，單位為M，例如1000M就是以IG的流量 進行發送；PKT_SUE為不包括循環冗餘碼校驗(CyclicalRedundancy Check, CRC)的以太 網幀大小，範圍為60-1514，4byte為CRC長度，20為乙太網幀在網絡上傳輸時網卡幀間的間 隙容量。在步驟S302中，計算出每秒發包量後，將發包量進行均分，以保證發包的均勻，例 如將發包量進行1000等分，計算出單位時間，例如每Ims內的發包量；在步驟S303中，根據用戶設置的協議類型，生成發送的乙太網幀，打上測試數據 包幀的標記，以便數據包接收後進行分析；在步驟S304中，為了能夠使數據包能夠均勻地進行發送，設置乙太網卡的發送時 鍾，精確控制每個數據包發送的時間間隔；在步驟S305中，設置專用CPU核處理數據包的發送；在本發明實施例中，為了確保能夠達到最大網絡帶寬(以IG流量發送和接收最小 乙太網幀)，並為了保證網絡帶寬的穩定性，設置一個專用CPU核來處理數據包的發送。在步驟S306中，向被測網絡設備發送固定帶寬的乙太網幀，作為測試數據包；在步驟S307中，判斷是否達到發送的數據量或者被用戶中斷，是則結束，否則執 行步驟S306。圖4示出了本發明實施例提供的測試數據包發送單元的結構，為了便於說明，僅 示出了與本發明實施例相關的部分。發包量計算模塊41根據用戶設置的測試帶寬，計算出每秒需發送的乙太網幀的數量。在本發明實施例中，千兆乙太網發包量的計算公式如下Is 內發包量=1000000*BANDWIDTH/((PKT_SIZE+4+20)*8)；其中，BANDWIDTH為用戶設置的測試帶寬，單位為M，例如1000M就是以IG的流量 進行發送；PKT_SUE為不包括循環冗餘碼校驗(CyclicalRedundancy Check, CRC)的以太 網幀大小，範圍為60-1514，4byte為CRC長度，20為乙太網幀在網絡上傳輸時網卡幀間的間 隙容量。計算出每秒發包量後，發包時間計算模塊42將發包量進行均分，以保證發包的均 勻，例如將發包量進行1000等分，計算出單位時間內，例如每Ims內發包的量。測試數據包生成模塊43根據用戶設置的協議類型，生成發送的乙太網幀，打上測 試數據包幀的標記，以便測試數據包接收後進行分析。為了能夠使數據包能夠均勻地進行發送，發送時鐘設置模塊44設置乙太網卡的 發送時鐘，精確控制每個數據包發送的時間間隔。CPU設置模塊45設置專用CPU核處理測試數據包的發送。在本發明實施例中，為了確保能夠達到最大網絡帶寬(以IG流量發送和接收最 小乙太網幀)，並為了保證網絡帶寬的穩定性，設置一個專用CPU核來處理測試數據包的發送。測試數據包發送模塊46向被測網絡設備發送固定帶寬的乙太網幀。測試數據包發送判斷模塊47判斷是否達到發送的數據量或者被用戶中斷，否則 觸發測試數據包發送模塊46繼續向被測網絡設備發送固定帶寬的乙太網幀。圖5示出了本發明實施例提供的測試數據包接收方法的實現流程，詳述如下在步驟S501中，設置專用CPU核接收測試數據包；在本發明實施例中，為了能夠保證帶寬的性能和穩定，設置一個專用CPU核處理 接收到的測試乙太網幀。如果接收到數據包，則網卡產生中斷通知數據包到達，網卡驅動接收到中斷後，開 始接收數據包。在步驟S502中，接收被測網絡設備返回的數據包；在步驟S503中，判斷所接收到的數據包是否為測試數據包，是則執行步驟S504， 否則執行步驟S505 ；在步驟S504中，對測試數據包進行統計分析，統計返回的數據量以及時延、幀錯 誤等，分析完成釋放數據包；在步驟S505中，將數據包發送到上層協議棧處理。圖6示出了本發明實施例提供的測試數據包發送單元的結構，為了便於說明，僅 示出了與本發明實施例相關的部分。CPU設置模塊61設置接收測試數據包的專用CPU核。在本發明實施例中，為了能夠保證帶寬的性能和穩定，設置一個專用CPU核處理 接收到的測試乙太網幀。數據包接收模塊62接收被測網絡設備返回的數據包。測試數據包判斷模塊63判斷所接收到的數據包是否為測試數據包，在判斷數據 包為測試數據包時，觸發測試數據包分析模塊64對測試數據包進行統計分析，統計返回的 數據量以及時延、幀錯誤等，測試數據包分析模塊64分析完成釋放數據包。在判斷數據包不是測試數據包時，測試數據包判斷模塊63將數據包發送上層協 議棧處理。本發明實施例在現有通用的X86網絡硬體平臺上按照網絡性能測試標準，建立了 基於Linux的乙太網網絡設備性能測試平臺，能夠準確地測試網絡吞吐量、時延、丟包率、 背靠背等性能指標，滿足現有網絡設備性能測試的需要，同時不需要專用的硬體平臺，測試 成本低。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種基於Linux系統的乙太網網絡設備性能測試平臺，其特徵在於，所述平臺包括 採用X86多核CPU晶片的微處理器；千兆網卡MAC晶片，與被測網絡設備的網卡連接，向被測網絡設備的網卡發送和接收 測試乙太網幀；Linux系統千兆乙太網卡晶片驅動；數據包發送單元，用於根據用戶要求，產生測試所需的網絡流量數據包，經所述千兆網 卡MAC晶片發送給被測網絡設備；數據包接收單元，用於接收被測網絡設備返回的測試數據包，對測試數據包進行分析， 輸出測試結果；以及用戶交互接口，用於設置測試參數，控制所述測試數據包發送單元產生測試帶寬，並控 制所述數據包接收單元分析測試數據包的方式，將所述數據包接收單元返回的測試結果顯 示給用戶。
2.如權利要求1所述的平臺，其特徵在於，所述數據包發送單元包括發包量計算模塊，用於根據用戶設置的測試帶寬，計算每秒需發送的乙太網幀的數量；發包時間計算模塊，用於將所述每秒發送的乙太網幀的數量進行均分，計算單位時間 內的發包量；測試數據包生成模塊，用於根據用戶設置的協議類型，生成乙太網幀，打上測試數據包 幀的標記；發送時鐘設置模塊，用於設置乙太網卡的發送時鐘，控制每個數據包發送的時間間隔；CPU設置模塊，用於設置處理數據包發送的專用CPU核； 測試數據包發送模塊，用於向被測網絡設備發送固定帶寬的乙太網幀；以及 測試數據包發送判斷模塊，用於判斷所述乙太網幀是否達到發送的數據量或者被用戶 中斷，在所述乙太網幀未達到發送的數據量或者未被用戶中斷時，觸發所述測試數據包發 送模塊繼續向被測網絡設備發送固定帶寬的乙太網幀。
3.如權利要求2所述的平臺，其特徵在於，所述每秒需發送的以太幀的數量按下式計算Is 內發包量=1000000*BANDWIDTH/((PKT_SIZE+4+20)*8)；其中，BANDWIDTH為用戶設置的測試帶寬，單位為M ；PKT_SIZE為不包括循環冗餘碼校驗的乙太網幀大小，範圍為60-1514 ；4byte為循環冗餘碼校驗長度；20為乙太網幀在網絡上傳輸時網卡幀間的間隙容量。
4.如權利要求1所述的平臺，其特徵在於，所述數據包接收單元包括 CPU設置模塊，用於設置接收測試數據包的專用CPU核；數據包接收模塊，用於接收被測網絡設備返回的數據包；測試數據包判斷模塊，用於判斷所述被測網絡設備返回的數據包是否為測試數據包， 在判斷不是測試數據包時，將數據包發送給上層協議棧處理；以及測試數據包分析模塊，用於在所述測試數據包判斷模塊判斷所述數據包為測試數據包時，對測試數據包進行統計分析，分析完成後釋放所述測試數據包。
全文摘要
本發明適用於計算機網絡領域，提供了一種基於Linux系統的乙太網網絡設備性能測試平臺，所述平臺包括採用X86多核CPU晶片的微處理器；千兆網卡MAC晶片；Linux系統千兆乙太網卡晶片驅動；數據包發送單元，數據包接收單元，以及用戶交互接口。本發明在現有通用的X86網絡硬體平臺上按照網絡性能測試標準，建立基於Linux的乙太網網絡設備性能測試平臺，能夠準確地測試網絡吞吐量、時延、丟包率、背靠背等性能指標，滿足現有網絡設備性能測試的需要，同時不需要專用的硬體平臺，測試成本低。
文檔編號H04L12/28GK102104502SQ200910189108
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年12月18日
發明者崔凱, 柴先平, 江武, 程劍鋒 申請人:研祥智能科技股份有限公司