FC网络交换技术基准测试方法研究

2022-04-29 22:13:30冯思桐张楠邝安玄
电脑知识与技术 2022年4期
关键词:度量交换机基准

冯思桐 张楠 邝安玄

摘要:基准测试集Benchmark对于计算机领域来说是一个至关重要的组成部分,一般作为用于评价计算机性能的标准,随着机载FC网络交换技术的不断发展和革新,目前市面上没有一个通用的针对机载应用特性而进行研究的FC网络交换技术基准测试方法和数据集。该文首先通过对现今具有代表性的基准测试集进行分析和研究,主要包括嵌入式领域的嵌入式微处理器基准测试集EEMBC以及以太网的RFC基准测试集,其次以FC网络交换机为例,对FC网络交换技术基准测试集合的构建方法进行研究,最后对未来所面临的挑战和Benchmark的发展趋势进行探讨。

关键词:基准测试集;FC网络交换

中图分类号:TP393        文献标识码:A

文章编号:1009-3044(2022)04-0051-02

1 前言

随着计算机以及网络技术的不断发展[5],市场上逐渐涌入越来越多的嵌入式计算机、微处理器、网络交换机等相关的各种计算机产品。Benchmark——基准测试作为用于通用评价计算机性能的标准,在市场对计算机产品进行筛选的时候,通常选择使用权威性机构定义的基准测试程序或者基准测试数据集来进行产品选择。而Benchmark作为统一基准,使得种类繁多的产品能够进行公平而有效的度量,使测试结果具有可比性。目前嵌入式计算技术相关的国际上很有权威性的Benchmark测试集包括:嵌入式计算机基准测试集EEMBC(Embedded Microprocessor Benchmark Consortium)[1]以及以太网RFC基准测试集[2]。现今随着机载嵌入式计算网络以及计算机技术的不断发展,急需一个具有普适性、通用权威性的机载嵌入式基准测试集,本文主要针对机载嵌入式计算网络基准测试集的构建方法进行研究,具体涉及有关数据集、基准测试模型构建以及度量标准等等系列定义。

一个标准的Benchmark集合进行定义时,首先需要根据测试目的不同将Benchmark集合进行分类[3],一般可分为测试数据集装载程序,负责为被测试的计算机系统提供测试数据集,比如大数据基准测试集TPC;测试的执行程序,负责为被测试的计算机系统提供工作负载,比如EEMBC基准测试和以太网RFC基准测试。在基准测试集的设计中,一旦明确了基准测试的设计目标后,根据数据集、工作负载以及度量指标对要设计的基准测试集进行建模,从实际应用中抽象出一个通用的并且可再现的基准测试集合。一个通用的基准测试集构建方法如图1所示。

2 FC网络交换机基准测试集构建方法

机载FC网络交换机基准测试集的构建比较复杂,由于机载嵌入式应用领域,机载网络总线的技术特征和应用模式比较广泛,需要构建一个能够适应大部分军用嵌入式应用领域的基准测试集或者基准测试平台。机载FC网络交换机基准测试集的构建思想如图2所示。首先,分析工作场景,根据机载实际应用分析不同网络总线的工作场景,从复杂场景中提炼出有指导性的可作为基准测试的工作模型,同时保证工作场景具备可复现性以及稳定性。其次,分析网络负载,按照不同网络总线的协议,根据机载应用的特性从工作场景中分析哪些可作为基准测试的流量负载,比如测试FC网络时用到的FC-ASM帧[4]、ELS帧等;有关基准测试需求分析,可根据提炼出的工作场景和网络负载,开始详细对建立基准测试平台的需求进行分析,结合现有的产品测试技术,抽象出一套符合基准测试规范要求,并且具有指导性的需求功能项;按照不同网络协议的需求特点,根据现有的技术基础,可以开展对基准测试模型进行构建;根据前期的基准测试需求分析以及构建的测试模型,去定义一套符合基准测试规范要求并且具有指导性意义的机载网络基准测试集;在构建基准测试集的过程中,需要综合衡量定义的基准测试评价指标,比如FC交换设备测试时会采用的吞吐量、转发延迟、丢包率等这些指标进行评价,这些都可以作为后续FC交换设备基准测试集的评价指标。最后,开展基准测试平台的研制工作,基准测试平台方面可以考虑研制自动化的基准测试设备或者测试软件,甚至可以远程控制和操纵的一种测试平台。

结合现有的FC机载网络交换测试技术,构建以FC网络交换机为测试主体的基准测试建模方法,描述如下:

(1)工作场景。构建如图3所示的一个典型的多端口FC网络交换机基准测试拓扑,图3是单交换机的验证场景,也可以构造出二级或三级级联交换机的工作场景。

(2)网络负载。由FC网络交换基准测试设备(test center)输入网络负载,采用FC交换帧,具体包括FC-ASM帧、ELS帧等,作为大量的流量负载进行输入;负载流量模型主要有四种:点对点(Point to point):测试入端口和一个出端口有流量;全网状(Fully Meshed):测试的入端口和其他端口都有双向流量;多播(Multicast):测试入端口和组播组内端口都有流量;广播(Broadcast):测试入端口和其他出端口都有流量。

(3)基准测试需求分析。关于FC网络交换机基准测试构建的测试包括功能和性能的测试,可以定义的功能性测试如数据交换、协议符合性、级联交换、时钟同步测试、监控等;有关的性能测试有交换延迟、启动时间等。

(4)基准测试集和评价模型的构建。基准测试集的背景流量可以采用常用的ELS帧和ASM帧,进行背景流量注入或者流量负载。一般可以用来作为FC网络交换机的度量指标为FC网络交换机的评价指标一般包括吞吐率(Throughout)、转发延时(latency)、帧丢失测试(frame-loss)、错误率测试(error)、协议符合性等,评价模型的建立可以将不同测试产品进行这些度量指标的测试后的测试结果,输出成为一系列FC网络交换机的基准测试报告,如图3所示。

3 结束语

本文描述了有关机载FC网络交换机基准测试方法研究,随着机载嵌入式技术的发展和研究越来越多,现在对有关机载或通用的FC网络研究也越来越复杂,如何度量和筛选这些不同种类的产品和技术成为至关重要的问题。我们根据现有的测试技术,从实际航空电子系统应用的需求出发,分析了现有的一些成熟的基准测试技术,同时对机载网络基准测试技术的建模方法进行了研究和分析,定义了有关FC网络交换机的工作场景、网络负载、FC网络交换机的基准测试需求、度量指标以及基准测试平台的定义方法等。有关基准测試平台的定义方法值得作为未来研究的发展方向,除了考虑平台的可再现性、实时性、稳定性和通用性以外,能够进行远程人机控制和操纵的自动化、可视化测试平台是未来的研究重点。有关机载网络的基准测试集合可以充分借鉴有关以太网RFC测试集的设计思路,设计和建立一套体系化的测试模型,使得市场上的相关产品也具有一定的比较性。

参考文献:

[1] Embedded Microprocessor Benchmark Consortium[EB/OL].http://www.eembc.org/.(1997-2020)

[2] The Internet Engineering Task Force(IETF)[EB/OL].http://www.ietf.org/.(1990-2020)

[3] 闫义博,朱文强,杨仝,等.大数据系统Benchmark测试综述[J].网络新媒体技术,2018,7(3):6-13.

[4] INCITS TR 31-20020, Information Technology-Fibre Channel Avionics Environment-Anonymous Subscriber Messaging (FC-AE-ASM)[S].2008.

[5] 林强,熊华钢,张其善.光纤通道综述[J].计算机应用研究,2006,23(2):9-13.

收稿日期:2021-06-02

作者简介:冯思桐(1989—),女,工程师,硕士,主要研究方向为嵌入式计算机网络测试和设计。

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