?(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，首先要保證待轉發(fā)的任何一幀都能夠正確地轉發(fā)到適當的地址，其次要充分發(fā)揮設備的轉發(fā)能力。 假設測試粒度為dv，如果在某個速率v下DUT(待測網絡設備)能夠正確轉發(fā)，但在v+dr速率下開始有出錯的情況，則v即為吞吐率。由于數據包的錯誤轉發(fā)是一個隨機過程，某一次測量過程中可以正確轉發(fā)按特定速率發(fā)送的Ⅳ個包，但在重復的測試中就可能出現丟失的現象，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，重復測量多次求平均值，使得測量結果盡可能接近DUT的實際性能。同時，即使對于同一臺DUT，吞吐率也隨數據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，如果接收數據包有校驗和，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心兩個方面的性能，一是待測設備的整體轉發(fā)能力，另一個就是它對某種單一應用的支持程度。因此在測試中，應包括一對端口的發(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選取，在全部端口參與轉發(fā)情況下，通過流量發(fā)生器產生的測試數據流以一定速率向待測設備的每個接收端口發(fā)送數據。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容)，其測試目的主要是端口和線卡的能力。全部端口參與轉發(fā)的情況下，主要是測試整機的吞吐率，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到較大的負載，因此多數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。如果整機的吞吐率小于所有端口吞吐率之和，那么整機的背板或者交換網絡就成為制約整機吞吐量性能的瓶頸。 (2)延遲測試 互連設備的接收端在收到一個待轉發(fā)的數據包后，在轉發(fā)之前需要完成一系列的操作，如計算路由，檢查權限等。另外，從某一端口輸入或轉發(fā)到另一端口的包，可能因為來不及 轉發(fā)而需要在待測設備的緩沖隊列中等候處理，這些都需要耗費一定的時間，導致包轉發(fā)延遲，對延遲測試的目的就是要反映DUT執(zhí)行轉發(fā)操作的速度以及轉發(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在輸出端口的時刻一輸入包的最后一位到達輸入端口的時刻 根據延遲的定義，延遲是網絡設備對一個報文的延遲，延遲的測試是以報文為單位進行測試的。理論上延遲測試要求測得兩個參數(輸入包的第一位到達輸入端口的時刻，輸出包 的第一位出現在輸出端口的時刻)，但在工程中得到這兩個參數是非常困難的。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輸入端口的時刻和第一位出現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志位進行測試。 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)送數據包到指定目的地的過程應在120s以上；測試必須進行多次(50次以上)，取其平均值，反映DUT 的統(tǒng)計性能，并且應在不改變設備配置情況下，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)送數據包的時間與定時器記錄時間差額等不確定因素的影響，并根據其值求出校正誤差，算出真正的延遲結果。 (3)丟失率 丟失率指在穩(wěn)定負載下應被網絡設備正確轉發(fā)，但由于資源缺乏沒有被轉發(fā)的數據包的百分比。實際的測試方法可以是以一定速率向DIJT發(fā)送一定數日的包，并對DuT接收的包 進行計數。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 根據作用的不同，數據包可以劃分為多種類型，如、業(yè)務數據包、網管數據包、路由更新數據包等，網絡設備應當采取合適的丟棄策略，盡量保證重要數據包的順利傳輸。例如，若丟失了某個關鍵的路由信息包，就有可能導致大量數據不能交換，從而引起更大的丟失率。即使都是業(yè)務數據幀，那些具有Qos保證的應片j數據應當及時轉發(fā)。由于丟失率測試主要考慮待測設備在超負荷運轉情況下的異常行為，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，必須加以識別。這需要發(fā)送代理對包進行編號，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，但在接收包總數里不能重復統(tǒng)計收到的重復包。 因為包丟失是一個隨機行為，需要進行多次測試(50次)以便獲得統(tǒng)計數據，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，測出的數據能夠有效反映設備的異常處理策略。 測試丟失率以前首先要獲取特定數據包格式、火小和在介質下的理論速率，然后估計該設備或端口的吞吐率。如果已經測得出吞吐率，測試丟失率將按照吞吐率為最低負載，然后逐漸增加負載，觀察報文丟失情況。在測試丟失率時，為了達到反映測試設備在超負荷情況下的實際運行情況，同時真實反映設備丟失率的情況，可以采用三種方式進行測試，分別為一對一端口發(fā)送和接收、多對一半網格扇入測試和多對多全網格浸沒測試。在一對一端口測試時，主要是反映單端口的丟失情7兄，兩端口可以隨機選取，重復測量10次計算平均值即可：多對一半網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備的每個接收端口發(fā)送數據，所有數據幀均隨機發(fā)向某一個發(fā)送端口，這種情況下，需要測量更多次數來反映平均性能(次數可定為50次)；多對多全網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)數據傳輸測試 突發(fā)數據傳輸能力的測試是使用物理介質的極限速率發(fā)送用戶數據，用來查看路由器忍耐力和對突發(fā)數據的響應策略，用突發(fā)量來表示。該參數描述了路由器在最高負荷下的功能特性。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)等術語，其與數據包也可相互轉換)是對DUT的一個輸入端口而言的，即在時間T內向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 的交換結構及調度算法。例如，共享緩沖區(qū)結構，輸入緩沖區(qū)結構，輸出緩沖區(qū)結構以及其?他緩沖區(qū)結構的交換機必然有不同的幀突發(fā)量。
對突發(fā)量進行測試時，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DUT能成功地轉發(fā)所有幀，就應增加r值重新測量。測試重復至少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以太網的 幀間隙取0．96μs)，100Mbit／s以太網的幀間隙為0．96(gs)。對于個有多種介質(如以太網、令牌環(huán)網和ATM)、每一種介質有多個端H的DUT，測試時應考慮多介質混合、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)恢復能力測試 網絡是一個非常復雜的系統(tǒng)，路由器有可能因為某種原因而出現軟件的暫時故障，因此在出現軟件崩潰或協議混亂的情況下，系統(tǒng)應該能夠自動實現系統(tǒng)恢復，為保證網絡暢通， 系統(tǒng)恢復的時間應該盡量小。同時在系統(tǒng)恢復時，對外部的所有響應般也不能全部終止。 在測試時應根據路由器吞吐率測試結果或根據介質允許的理論速率來確定采用的幀發(fā)送速率，確保設備迅速過載，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，不能接收和轉發(fā)數據，如果重啟的時間過長，會直接影響到設備的應用。重啟測試包括使用DUT設備軟件復何方式進行軟件系統(tǒng)重啟測 試、使用DUT設備硬件復位按鈕進行重啟測試、斷電霞啟測試等3種方式，其中斷電重啟測試應在電源關掉l0s后進行。 測試時以特定大小和特定速率發(fā)送一串連續(xù)的幀，當觸發(fā)一個重啟時，記下原始數據流中收到的最后一幀出現的時間五，同時記錄重啟后收到新的數據流的第一幀時間T2，得到重啟時間T=T2-T1。

總結

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