一种通用FC交换机性能测试方法设计

光纤通道(FC)网络[1,3]是一种高带宽,强可靠性的网络标准,由美国国家标准委员会(ANSI)与1988年开始制定的一种高速串行传输协议,具有低延时、拓扑结构灵活等特点,随着FC 网络技术在信息存储、教育、银行、电视等领域的广泛应用,相应的各种FC 商业板卡和高性能交换机产品也日渐丰富。

美国国家标准委员会下设了一个专门研究光纤通道用于航空电子环境的分委员会(ANSI FC -AE)[2],并且与波音等公司合作制定了专门用于航空系统的FC 协议子集,也就是光纤通道航空电子环境(FC -AE),该标准提出了异步签署消息(ASM)[5]、光纤通道轻量协议(FCLP)等多种针对实际航空电子应用环境的高层FC 通信协议。

随着新一代航空电子系统的综合化程度不断提高,对于航空电子网络任务系统设备的综合化要求也越来越高,各个子系统需要通过FC 网络作为媒介实现单元信息和设备资源的交互与共享,FC 交换机作为航电任务系统的核心,加载配置信息,执行单播、组播、广播交换和数据监控,参与网络系统运行行为和过程控制等活动,为任务系统各个FC 网络终端提供数据交换接口[4],满足图像、语音、数据以及控制信息的传输要求。

因此,对FC 交换机进行充分验证是很有必要的,提出的一种FC 网络交换机的性能测试方法,针对航空电子系统的应用要求,以及系统中有关FC 交换网络的性能要求,对FC 网络交换机性能进行充分验证。

1FC 交换机测试平台
FC 网络交换机的测试平台[4]由节点计算机,JDSU 标
准协议测试设备组成,其中JDSU 标准测试设备包括:
Xgig 系统支持软件Xgig System Server Software、Xgig 分析仪软件Xgig Analyzer 以及Xgig 功能软件Xgig Maestro (包含BERT、Jammer 和Load Tester 控制功能),构建的
FC 交换机测试拓扑结构如图1所示。

图1是一个典型多端口FC 网络交换机(NSM)的测试拓扑结构,该结构主要完成单交换机独立功能测试,包括单播、组播、广播数据交换、数据监控、网络管理、时间同步、故障诊断,以及基本性能指标测试等内容,主要要包含4个部分:FC 网络交换模块(NSM)和PC 机(某品牌工控机);JDSU 测试仪(load tester)用来发送和接收数据或作为背景流量,与交换机的交换F 端口和监控M 端口相连接;JDSU 分析仪用来捕获和分析数据,根据测试过程的需要动态的串联在JDSU 测试仪和交换机待测试的端口之间;工控机通过以太网控制JDSU 测试仪和分析仪;待测试的交换机的串口和网口与另一台工控机相连。

2FC 交换机的性能测试与研究
FC 交换机采用的测试帧是符合机载FC-AE 标准的
交换帧,FC 帧格式应符合航空电子FC 标准和FC-2层相关协议定义,由一个SOF 界定符、帧的具体内容和一个EOF 界定符组成,帧内容分为3个部分:包括帧头、帧负载和一个CRC 校验码组成。

FC 交换帧在进行网络测试时作为大量背景流量负
载作为输入,采用下列4种网络负载模型,使用的背景作者简介：冯思桐(1989-),女,硕士,工程师,研究方向:嵌入式计算机网络测试与设计。

一种通用FC 交换机性能测试方法设计
冯思桐，王晓华，武坚
（航空工业西安航空计算技术研究所，西安710065）
摘
要:随着综合化航空电子系统的不断发展，FC 交换机作为航空电子网络任务系统设备中的关键成员，各个子系统设备需要通过FC 交换机作为媒介实现数据信息以及设备资源的交互和共享，因此对航空电子FC 网络交换机的测试是至关重要的。

提出了一种通用的FC 交换机性能测试的方法，根据实际应用抽象出性能测试的网络负载流量模型、测试指标和测试步骤，并且对测试方法进行了总结和分析。

通过给出的性能测试方法，对航空电子应用网络以及任务系统中有关FC 交换机性能测试的评估具有指导性意义。

关键词:航空电子网络；航空电子应用；FC
网络交换机；系统测试设计
图1FC 交换机测试拓扑结构图
流量包含两种端口,入端口和出端口。

点对点流量模型:每一个测试入端口和一个出端口有流量;全网状通信流量模型:每一个测试入端口和其他端口都有双向流量;组播流量模型:每一个测试入端口和包含在组播组内的端口都有流量;广播流量模型:每一个测试入端口和其他出端口都有流量。

测试时所使用的性能评价指标为吞吐量和最大转发延迟。

FC 交换机端口吞吐率[4]是在端口不丢失任何一个包得情况下的最大传输速率,每次实验时,JDSU 测试仪发送端口按照指定最大帧长和速率发出流量,通过FC 网络交换机转发,JDSU 测试仪接收端口统计收包数量。

在规定时间T 内,端口收到的消息数量为MB,则
平均吞吐量为C =M /T。

FC 交换端口最大转发延迟测试首先测试特定帧长的吞吐量,特定帧长最大吞吐量条件下,测试网络交换机转发数据包的最大延迟,每次测试时间最少120秒,最大延迟为子max ,可以多次测试取平均值。

根据上述中介绍的4种网络负载流量模型构建FC 交换机的性能测试模型,按照图1构建测试环境,确保所有F 端口均接入JDSU 标准测试设备,上电FC 网络交换机,正常启动JDSU 测试设备,选择运行在Load Tester 工作模式,配置JDSU 测试端口(FC Ports Config⁃uration),配置链路速率为2Gpbs,配置登录方式为隐式登录,信用值为8,注意测试端口标识PortID 与FC 交换机连接的逻辑端口对应,开始进行测试时配置测试的通信流量,覆盖所有端口,输入负载为100%,帧长2112字节,测试时间为120秒,针对不同网络负载流量模型,设计不同的测试步骤具体如下。

点对点流量模型测试时配置JDSU 测试设备的Traf⁃fic Pattern 为点对点拓扑模式,选择6对交换端口参与测试,启动Load Tester 开始发送数据,结束后查看结果。

全网状通信测试时配置JDSU 测试设备的Traffic Pattern 为全网状通信拓扑模式,配置通信流量,覆盖FC 交换机的所有端口,启动Load Tester 开始发送数据,
结束后查看结果。

组播流量模型交换测试时,首先对FC 网络交换机进行多播配置,通过网络配置工具配置多播不阻塞的组播配置文件,并通过配置加载工具在线加载至交换机,配置JDSU 测试设备的Traffic Pattern,选择组播测试模式进行测试,通过JDSU 设备Load Tester 进行组播帧测试,选择的组播ID 应与配置文件定义好的组播ID 一致,启动Load Tester 开始发送数据,结束后查看结果。

广播流量模型测试时配置JDSU 测试设备的Traffic Pattern,选择广播测试模式进行测试,启动Load Tester 开始发送数据,结束后查看结果。

4种流量模型负载测试结束后,可以在测试仪的接收端口查看到吞吐率,最大延迟等测试结果。

3
结语
提出了一种通用机载系统的FC 网络交换机的测试
方法,在FC -AE 标准下,首先构建了一种典型的多端
口FC 网络交换机的测试平台架构,从实际应用场景中抽象出测试时应用的四种网络负载模型,包括点对点通信,全网状通信,组播通信,以及广播通信。

其次分析
了FC 交换机测试时使用的重要性能评价指标,包括吞吐量率以及最大转发延迟,最后介绍了4种负载流量模
型下的详细测试过程和步骤,并且对如何查看测试结果,对测试结果进行评估进行了详细介绍,通过测试方法,可以对在航空电子系统中通用的FC 网络交换机进行性能测试,并且对性能进行评估。

有关针对FC 网络交换机功能性的测试,由于这部分和应用设计相关内容比较多,也比较复杂,将在后续的研究中逐渐完善,提取出一种通用适用的FC 网络交换机功能性测试方法。

参考文献
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PC 机
串口网口
NSM1
光纤
…
JDSU Analyzer
JDSU Loadtester
PC 机
F
F
E E-Port
以太网
…
(下转第58页)
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化,主要的表现为进一步降低实验室的投入资金、管理成本、维护支出,提高日常实验室的使用效能,增强实验室的使用范围和场景,从而培养更多的计算机专业人才。

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建设模型研究[J].信息与电脑,2015.
技术,强化技术的研发创新是优化分层技术的重要举措与根本途径,在此情况下,相关技术人员与开发人员应该积极学习分层技术,合理进行研究,在全面了解软件开发与运行管理理论、掌握相关工作技能的同时,深入研究分层技术的应用方式,积极借鉴国内外成功经验创新分层技术,使得计算机软件开发工作能够向着创新性的方向发展,完善软件的应用功能,确保分层技术的高效化应用。

与此同时,企业也应该树立正确观念意识,充分认识到分层技术在计算机软件中创新研究的重要性,成立创新研发的技术团队,在专业化团队的支持下提升分层技术的应用水平。

4.2打造优质的人才队伍
人才属于技术发展的基础保障,只有确保技术人员与工作人员的专业水平、工作技能,才能有效开展计算机软件中分层技术的开发、创新与应用等工作,形成分层技术的研发、应用力量。

所以在实际工作中应该重点打造优质的人才队伍,聘用关于分层技术方面的优秀人才,尽可能提高薪资待遇水平,吸引更多优秀人才开展工作。

与此同时,还需定期开展分层技术专业知识与实践操作技能的教育培训活动,组织相关的工作人员学习专业知识与操作技术,不断提升工作人员的专业素质与工作素养,发挥分层技术的作用和优势。

需要注意的是,在培养技术人才期间应该归纳相关的经验,强化与高校、技术部门的合作力度,共同研究如何培养优秀的技术人才,建设高素质的人才队伍,为分层技术的良好应用提供人才支持。

5结语
计算机软件中采用分层技术,主要就是二层技术、三层技术、四层技术、五层技术、中间件技术等,不仅可以提升计算机软件开发的灵活性,还能保证软件系统的安全稳定运行。

这就需要在计算机软件开发与运行期间,合理使用先进的分层技术,强化技术的研究开发力度,打造优质的人才队伍,在人才的支持下提升分层技术研发、应用效果,完善计算机软件的功能,从根本上发挥分层技术的作用。

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