發(fā)布時間：2021-03-26 18:17

　　軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（Software Defined Networking,SDN）的快速發(fā)展給傳統(tǒng)交換機(jī)性能測試技術(shù)帶來了全新的挑戰(zhàn)。一方面,商用交換機(jī)性能測試儀無法滿足SDN交換機(jī)南向協(xié)議的快速更迭;另一方面,開源交換機(jī)性能測試軟件無法適配工業(yè)級SDN交換機(jī)的高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力。本文研究分析了高速SDN交換機(jī)的性能測試目標(biāo),提出了一種軟硬件結(jié)合的高速靈活精確的性能測試方案,針對新華三S5560X-34S-EI交換機(jī)進(jìn)行了測試驗證。核心工作如下:（1）通過分析SDN交換機(jī)的發(fā)展趨勢和已有性能測試結(jié)果,總結(jié)出其性能測試的核心目標(biāo)為:精確的測量結(jié)果、靈活的南向協(xié)議適配能力以及高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)測試能力。（2）針對南向協(xié)議性能測試目標(biāo)提出了靈活精確的性能測試方案,該方案采用軟件構(gòu)造、捕獲和分析報文,保證了靈活的南向協(xié)議擴(kuò)展能力;采用硬件對流量進(jìn)行時間標(biāo)記,保證了精確的測試結(jié)果。針對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能測試目標(biāo)提出了高速精確的性能測試方案,該方案采用硬件來產(chǎn)生和統(tǒng)計高速流量,保證了高速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)測量能力;采用軟件來控制硬件行為和顯示測量結(jié)果,保證了系統(tǒng)的易用性。（3）以O(shè)penFlow協(xié)議為例基于FAST架構(gòu)... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

OFTEST測試原理圖[37]

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文16OFLOPS通過引入FPGA來管理數(shù)據(jù)信道，提高了數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收速率和據(jù)信道報文的時間戳精度，但是OFLOPS也存在一系列的問題。首先，NetFPGA1G硬件中的流量生成功能受限于DRAM內(nèi)存模塊讀取速度的限制，數(shù)據(jù)包捕獲功能則受限于驅(qū)動程序與Linux內(nèi)核協(xié)議棧的集成設(shè)計。在發(fā)送100字節(jié)數(shù)據(jù)包時，測得流量生成速率可達(dá)800Mbps，無損流量捕獲速率僅為100Mbps。其次，與數(shù)據(jù)面相比，OFLOPS更大的問題在于NetFPGA無法用于提高控制信道報文的時間戳精確度，由于控制信道底層使用TCP進(jìn)行通信，控制信道的報文無法繞過協(xié)議棧直接使用硬件來發(fā)送和接收。因此OFLOPS系統(tǒng)中針對控制信道事件獲取的時間戳依然是軟件采集的，南向協(xié)議事件精確度限制了一些測試?yán)木�。最后，與OFTest類似，OFLOPS的框架也是針對OpenFlow協(xié)議高度定制化的，該框架開放給用戶編寫測試?yán)幕卣{(diào)接口與OpenFlow協(xié)議強(qiáng)耦合，無法針對其他南向協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展。圖3-2OFLOPS測試架構(gòu)圖[10]之后，劍橋大學(xué)的RotsosC等人為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)面流量的生成和捕獲能力，將開源網(wǎng)絡(luò)測試儀OSNT與OFLOPS相結(jié)合，推出了OFLOPS-Turbo。該系統(tǒng)對OFLOPS中發(fā)包和抓包的模塊使用OSNT進(jìn)行了增強(qiáng)。組成了如圖3-3所示的測試系統(tǒng)。OSNT是一個開源的高性能網(wǎng)絡(luò)測試儀，能夠進(jìn)行高速的流量生成和捕獲，并且通過GPS校正的硬件時間戳，可以顯著提高交換機(jī)性能測試精度。OSNT平臺經(jīng)過測試，可以使用小數(shù)據(jù)包生成高達(dá)20Gbps速率的流量，同時流量捕獲系

第三章高速SDN交換機(jī)性能測試目標(biāo)研究與方案設(shè)計17統(tǒng)為應(yīng)用程序提供了基于DMA的直接訪問能力，可以捕獲每個報文固定長度實現(xiàn)無損的20Gbps流量捕獲能力。OFLOPS-Turbo使用OSNT平臺徹底解決了OFLOPS數(shù)據(jù)面流量生成和捕獲能力的短板，使得整個系統(tǒng)測試時數(shù)據(jù)面的探測能力大大提高。但由于整個系統(tǒng)架構(gòu)完全照搬OFLOPS，因此在南向協(xié)議流量捕獲能力和協(xié)議擴(kuò)展方面依然存在之前描述的問題。圖3-3OFLOPS-Turbo測試架構(gòu)圖[9]綜上，目前公開的測試方案都是針對OpenFlow協(xié)議特殊定制開發(fā)的，在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計時沒有充分考慮其他南向協(xié)議測試，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性比較差。同時，控制信道大多都采用有狀態(tài)的協(xié)議進(jìn)行通信，流量需要經(jīng)過CPU進(jìn)行處理，無法介入硬件來精確獲取報文的時間戳�，F(xiàn)有的方案普遍采用1GbE的網(wǎng)卡作為控制信道，采用軟件方案獲取控制面報文時間戳。3.3高速靈活精確SDN交換機(jī)性能測試方案設(shè)計從3.2的幾個典型測試方案可以抽象出典型的測試場景如圖3-4所示。在測試場景中測試系統(tǒng)通過一系列的數(shù)據(jù)信道和一條控制信道與待測交換機(jī)連接。在測試過程中，測試系統(tǒng)首先通過控制信道向交換機(jī)下發(fā)一定的配置，然后通過數(shù)據(jù)信道/控制信道發(fā)送報文來觸發(fā)待測交換機(jī)的行為，最后通過在數(shù)據(jù)信道/控制信道捕獲目標(biāo)報文來計算交換機(jī)的執(zhí)行動作所花費(fèi)的時間，進(jìn)而得到交換機(jī)的性能表現(xiàn)。下面，首先針對3.1.2中提出的系統(tǒng)可擴(kuò)展目標(biāo)，給出SDN交換機(jī)性能測試整體方案，然后分別針對南向協(xié)議和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能測試的不同目標(biāo)在整體方案的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]SDN/NFV測試方法的研究[J]. 穆琙博,馬軍鋒,徐驍麟.  中興通訊技術(shù). 2017(02)
[2]5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J]. 王胡成,徐暉,程志密,王可.  電信科學(xué). 2015(09)
[3]5G中的SDN/NFV和云計算[J]. 劉旭,李俠宇,朱浩.  電信網(wǎng)技術(shù). 2015(05)

碩士論文
[1]基于排隊論的軟件定義網(wǎng)絡(luò)分組轉(zhuǎn)發(fā)性能模型研究[D]. 黎維.長沙理工大學(xué) 2017



本文編號：3102030