?(1)吞吐率的測試

路由器吞吐率是指路由器在不丟失報文情況下最高收發(fā)速率。它包含了兩層含義，首先要保證待轉(zhuǎn)發(fā)的任何一幀都能夠正確地轉(zhuǎn)發(fā)到適當(dāng)?shù)牡刂?#xff0c;其次要充分發(fā)揮設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)能力。 假設(shè)測試粒度為dv，如果在某個速率v下DUT(待測網(wǎng)絡(luò)設(shè)備)能夠正確轉(zhuǎn)發(fā)，但在v+dr速率下開始有出錯的情況，則v即為吞吐率。由于數(shù)據(jù)包的錯誤轉(zhuǎn)發(fā)是一個隨機(jī)過程，某一次測量過程中可以正確轉(zhuǎn)發(fā)按特定速率發(fā)送的Ⅳ個包，但在重復(fù)的測試中就可能出現(xiàn)丟失的現(xiàn)象，因此包突發(fā)率的測試盡量選取較小的變化粒度，并要持續(xù)較長時間，重復(fù)測量多次求平均值，使得測量結(jié)果盡可能接近DUT的實際性能。同時，即使對于同一臺DUT，吞吐率也隨數(shù)據(jù)包大小的不同而改變，在測試過程中，要考慮各種包大小下的情況，如果接收數(shù)據(jù)包有校驗和，接收時還必須執(zhí)行完整的校驗過程。 吞吐率的測試主要關(guān)心兩個方面的性能，一是待測設(shè)備的整體轉(zhuǎn)發(fā)能力，另一個就是它對某種單一應(yīng)用的支持程度。因此在測試中，應(yīng)包括一對端口的發(fā)送接收和全部端口同時發(fā) 送接收兩種極端情況下的吞吐率測試。這一對端口可以隨機(jī)選取，在全部端口參與轉(zhuǎn)發(fā)情況下，通過流量發(fā)生器產(chǎn)生的測試數(shù)據(jù)流以一定速率向待測設(shè)備的每個接收端口發(fā)送數(shù)據(jù)。在一對端口測試時，如果路由器包括多種端口，則各種端口都要進(jìn)行一次同種端口之間吞吐量測試(異種端口之間的吞吐率測量為可選測試內(nèi)容)，其測試目的主要是端口和線卡的能力。全部端口參與轉(zhuǎn)發(fā)的情況下，主要是測試整機(jī)的吞吐率，可以選取多個端口，更重要的是選取性能高的端口，這樣可以使整個路由器達(dá)到較大的負(fù)載，因此多數(shù)情況下是盡量多地把高端路由器配置上高性能的線卡模塊。如果整機(jī)的吞吐率小于所有端口吞吐率之和，那么整機(jī)的背板或者交換網(wǎng)絡(luò)就成為制約整機(jī)吞吐量性能的瓶頸。 (2)延遲測試 互連設(shè)備的接收端在收到一個待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包后，在轉(zhuǎn)發(fā)之前需要完成一系列的操作，如計算路由，檢查權(quán)限等。另外，從某一端口輸入或轉(zhuǎn)發(fā)到另一端口的包，可能因為來不及 轉(zhuǎn)發(fā)而需要在待測設(shè)備的緩沖隊列中等候處理，這些都需要耗費(fèi)一定的時間，導(dǎo)致包轉(zhuǎn)發(fā)延遲，對延遲測試的目的就是要反映DUT執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)操作的速度以及轉(zhuǎn)發(fā)隊列的處理情況。 路由器的延遲的計算方法為： 延遲：輸出包的第一位出現(xiàn)在輸出端口的時刻一輸入包的最后一位到達(dá)輸入端口的時刻 根據(jù)延遲的定義，延遲是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對一個報文的延遲，延遲的測試是以報文為單位進(jìn)行測試的。理論上延遲測試要求測得兩個參數(shù)(輸入包的第一位到達(dá)輸入端口的時刻，輸出包 的第一位出現(xiàn)在輸出端口的時刻)，但在工程中得到這兩個參數(shù)是非常困難的。因為，包格式規(guī)定包的首部是包的控制信息，欲測出常規(guī)報文的延遲，包首部是不能改變的。通過記錄包的第一位到達(dá)輸入端口的時刻和第一位出現(xiàn)在輸出端口的時刻來計算延遲是不可能的，但是由于整個包的延遲與包中任意位的延遲相等，可以通過在包的特殊位置加入特殊標(biāo)志位進(jìn)行測試。 在測試時，測試要持續(xù)足夠長的時間，以己確定的吞吐率通過DUT連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包到指定目的地的過程應(yīng)在120s以上；測試必須進(jìn)行多次(50次以上)，取其平均值，反映DUT 的統(tǒng)計性能，并且應(yīng)在不改變設(shè)備配置情況下，覆蓋不同的包大小；測試的發(fā)送方與接受方必須有精確的時間同步。
由于延遲測試要涉及時鐘分辨率和同步精度等問題，因此必須進(jìn)行誤差分析。誤差分為兩類，第一類是時鐘引起的誤差，第二類是在線時間和代理計時的不同引起的誤差。岡此在 計算延遲時必須考慮時鐘分辨率、時鐘漂移、實際發(fā)送數(shù)據(jù)包的時間與定時器記錄時間差額等不確定因素的影響，并根據(jù)其值求出校正誤差，算出真正的延遲結(jié)果。 (3)丟失率 丟失率指在穩(wěn)定負(fù)載下應(yīng)被網(wǎng)絡(luò)設(shè)備正確轉(zhuǎn)發(fā)，但由于資源缺乏沒有被轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包的百分比。實際的測試方法可以是以一定速率向DIJT發(fā)送一定數(shù)日的包，并對DuT接收的包 進(jìn)行計數(shù)。在某一點的包丟失率為： 丟失率=(發(fā)送包接收包)×100％發(fā)送包 根據(jù)作用的不同，數(shù)據(jù)包可以劃分為多種類型，如、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包、網(wǎng)管數(shù)據(jù)包、路由更新數(shù)據(jù)包等，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)當(dāng)采取合適的丟棄策略，盡量保證重要數(shù)據(jù)包的順利傳輸。例如，若丟失了某個關(guān)鍵的路由信息包，就有可能導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)不能交換，從而引起更大的丟失率。即使都是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)幀，那些具有Qos保證的應(yīng)片j數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)及時轉(zhuǎn)發(fā)。由于丟失率測試主要考慮待測設(shè)備在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)情況下的異常行為，包括包的丟失、重發(fā)、亂序和錯發(fā)等，在接收時不能簡單統(tǒng)計收到包的個數(shù)，必須加以識別。這需要發(fā)送代理對包進(jìn)行編號，接收代理可以通過對包編號的查對來判斷各種不同的異常情況。重發(fā)和亂序不算作丟失，但在接收包總數(shù)里不能重復(fù)統(tǒng)計收到的重復(fù)包。 因為包丟失是一個隨機(jī)行為，需要進(jìn)行多次測試(50次)以便獲得統(tǒng)計數(shù)據(jù)，最厲給出丟失率的平均值。針對不同的包類型要分別測量其丟失率，最好能夠測量混合格式包下對不 同類型包的丟失率，測出的數(shù)據(jù)能夠有效反映設(shè)備的異常處理策略。 測試丟失率以前首先要獲取特定數(shù)據(jù)包格式、火小和在介質(zhì)下的理論速率，然后估計該設(shè)備或端口的吞吐率。如果已經(jīng)測得出吞吐率，測試丟失率將按照吞吐率為最低負(fù)載，然后逐漸增加負(fù)載，觀察報文丟失情況。在測試丟失率時，為了達(dá)到反映測試設(shè)備在超負(fù)荷情況下的實際運(yùn)行情況，同時真實反映設(shè)備丟失率的情況，可以采用三種方式進(jìn)行測試，分別為一對一端口發(fā)送和接收、多對一半網(wǎng)格扇入測試和多對多全網(wǎng)格浸沒測試。在一對一端口測試時，主要是反映單端口的丟失情7兄，兩端口可以隨機(jī)選取，重復(fù)測量10次計算平均值即可：多對一半網(wǎng)格扇入測試即通過發(fā)送代理(例如用3個)以一定速率向待測設(shè)備的每個接收端口發(fā)送數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)幀均隨機(jī)發(fā)向某一個發(fā)送端口，這種情況下，需要測量更多次數(shù)來反映平均性能(次數(shù)可定為50次)；多對多全網(wǎng)格浸沒測試即多個節(jié)點(例如4個)形成一個連通圖，即任意端口要發(fā)送報文到其余各端LJ，任意端口要收到其余各端口發(fā)向自身的報文。 (4)突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸測試 突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸能力的測試是使用物理介質(zhì)的極限速率發(fā)送用戶數(shù)據(jù)，用來查看路由器忍耐力和對突發(fā)數(shù)據(jù)的響應(yīng)策略，用突發(fā)量來表示。該參數(shù)描述了路由器在最高負(fù)荷下的功能特性。包突發(fā)量(注：對于路由器每個接口卡而言，其輸入輸出均以幀為單位，故本節(jié)也會提到幀突發(fā)等術(shù)語，其與數(shù)據(jù)包也可相互轉(zhuǎn)換)是對DUT的一個輸入端口而言的，即在時間T內(nèi)向DUT的端口I輸入y個幀間隙為t的連續(xù)幀，如果前x個幀被成功轉(zhuǎn)發(fā)，那么幀突發(fā)量為x。幀突發(fā)量反映DUT的緩沖能力，緩沖區(qū)及分配策略，同時在一定程度上反映DuT 的交換結(jié)構(gòu)及調(diào)度算法。例如，共享緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)，輸入緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)，輸出緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)以及其?他緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)的交換機(jī)必然有不同的幀突發(fā)量。
對突發(fā)量進(jìn)行測試時，時間T必須足夠大，RFC中規(guī)定測試時間至少為2s。如果T時間內(nèi)DUT能成功地轉(zhuǎn)發(fā)所有幀，就應(yīng)增加r值重新測量。測試重復(fù)至少50次，然后求出幀突發(fā)量的平均值和偏差。 在測試中，幀間隙時間f應(yīng)該為最小值，為此，在幀突發(fā)量測試之前必須首先測量并確定最小幀間隙時間。幀間隙時間反映了DUT的接收速度。在通常情況下，10Mbit／s以太網(wǎng)的 幀間隙取0．96μs)，100Mbit／s以太網(wǎng)的幀間隙為0．96(gs)。對于個有多種介質(zhì)(如以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)和ATM)、每一種介質(zhì)有多個端H的DUT，測試時應(yīng)考慮多介質(zhì)混合、多端口輸入、多端口輸出等多種情況，測試幀長度也要覆蓋各種情況。 (5)系統(tǒng)恢復(fù)能力測試 網(wǎng)絡(luò)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，路由器有可能因為某種原因而出現(xiàn)軟件的暫時故障，因此在出現(xiàn)軟件崩潰或協(xié)議混亂的情況下，系統(tǒng)應(yīng)該能夠自動實現(xiàn)系統(tǒng)恢復(fù)，為保證網(wǎng)絡(luò)暢通， 系統(tǒng)恢復(fù)的時間應(yīng)該盡量小。同時在系統(tǒng)恢復(fù)時，對外部的所有響應(yīng)般也不能全部終止。 在測試時應(yīng)根據(jù)路由器吞吐率測試結(jié)果或根據(jù)介質(zhì)允許的理論速率來確定采用的幀發(fā)送速率，確保設(shè)備迅速過載，發(fā)送時間持續(xù)至少60s，隨后將發(fā)送速率降低50％”并記 錄當(dāng)前發(fā)送的時間乃，同樣持續(xù)60s，然后在接收端比較發(fā)送幀序號與接收幀序號，找到丟失的最后一幀，記它的發(fā)送時間為乃，求出系統(tǒng)恢復(fù)時間T=T1-T2，測試多次后，求出其 平均值。 (6)系統(tǒng)重啟能力測試 路由器在剛加電或重啟動后的一段時間內(nèi)，不能接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，如果重啟的時間過長，會直接影響到設(shè)備的應(yīng)用。重啟測試包括使用DUT設(shè)備軟件復(fù)何方式進(jìn)行軟件系統(tǒng)重啟測 試、使用DUT設(shè)備硬件復(fù)位按鈕進(jìn)行重啟測試、斷電霞啟測試等3種方式，其中斷電重啟測試應(yīng)在電源關(guān)掉l0s后進(jìn)行。 測試時以特定大小和特定速率發(fā)送一串連續(xù)的幀，當(dāng)觸發(fā)一個重啟時，記下原始數(shù)據(jù)流中收到的最后一幀出現(xiàn)的時間五，同時記錄重啟后收到新的數(shù)據(jù)流的第一幀時間T2，得到重啟時間T=T2-T1。

總結(jié)

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