一种多任务网络测试床拓扑构建系统与资源分配方法与流程

本发明涉及网络测试，尤其涉及一种多任务网络测试床拓扑构建系统与资源分配方法。

背景技术：

1、网络测试床是网络技术研究、新产品研制、建设方案试验验证的重要工具。为了支持各种各样的测试任务，网络测试床应具有测试拓扑灵活构建能力。业界已经提出了一些网络测试床的测试拓扑灵活构建方法。主要有采用物理层交换机和采用软件定义网络（sdn）技术两大类。例如，公开的技术文献中，《物理层交换机的作用与实现》采用物理层交换机的方法；《一种基于sdn的快速组网测试方法》、《基于sdn的网络试验床综述》采用sdn的方法。采用这些方法能够较为方便地提供测试拓扑灵活构建能力，从而满足不同类型测试任务对于测试拓扑构建的多样化需求。

2、当在一个网络测试床内并发开展多个测试任务时，需要对参与生成各任务测试拓扑的设备资源、互联资源进行严格的分配与管理，确保各任务使用的资源不会冲突，并且使得各任务的测试拓扑与测试流量彼此隔离、互不影响，才能保证测试拓扑能够逼真复现网络的硬件/固件、操作系统、协议软件、业务数据等各层次技术特征，采集的测试数据真实可信。目前还缺少在一个网络测试床内为多个并发任务灵活构建多个测试拓扑和进行资源分配的方法，支持各任务的测试拓扑与测试流量彼此隔离、互不影响，支持区分各任务的测试流量并按需进行镜像采集。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出一种多任务网络测试床拓扑构建系统与资源分配方法，能够灵活调度网络测试床的设备与互联资源，按需灵活构建多个测试拓扑；并且支持各任务的测试拓扑与测试流量彼此隔离、互不影响，支持区分各任务的测试流量并按需进行镜像采集，从而使得网络测试床能够支持多个测试任务并发开展。

2、本发明要解决的主要技术问题包括：

3、（1）支持并发多任务的测试拓扑构建系统如何组成？

4、（2）怎样为多个并发任务分配构建测试拓扑所需的资源？

5、（3）怎样区分多个并发任务的测试流量并进行流量镜像采集？

6、本发明采用的技术方案如下：

7、一方面，本发明提出一种多任务网络测试床拓扑构建系统，包括控制器和互联总线，所述控制器包括测试拓扑构建决策模块及其连接的资源管理与分配模块、物理层交换机控制器和sdn控制器；所述互联总线包括若干互联的物理层交换机和sdn交换机，所述物理层交换机控制器连接并控制所述物理层交换机，所述sdn控制器连接并控制所述sdn交换机；所述控制器连接到互联总线的物理层交换机和sdn交换机的管理接口，这一类互联链路作为管控链路；参与构建测试拓扑的实体设备并不直接互联，而是连接到互联总线的物理层交换机和sdn交换机的网络接口，这一类互联链路作为业务链路；所述测试拓扑构建决策模块能够向资源管理与分配模块发起任务的资源分配请求，所述资源管理与分配模块根据自身管理维护的资源占用状态对资源分配请求进行决策，更新资源占用状态，并向测试拓扑构建决策模块返回资源分配响应。

8、另一方面，本发明提出一种多任务网络测试床拓扑构建系统的资源分配方法，包括以下步骤：

9、步骤1. 控制器的测试拓扑构建决策模块接收测试任务列表及其拓扑构建需求，选择一个测试任务，生成拓扑构建方案；

10、步骤2. 测试拓扑构建决策模块向资源管理与分配模块发起该测试任务的资源分配请求；资源管理与分配模块根据自身管理维护的资源占用状态对资源分配请求进行决策，更新资源占用状态，并向测试拓扑构建决策模块返回资源分配响应；

11、步骤3. 如果资源分配成功，测试拓扑构建决策模块把生成的拓扑构建方案下发给物理层交换机控制器和sdn控制器；如果资源分配不成功，则返回到步骤1，调整并重新生成拓扑构建方案；

12、步骤4. 物理层交换机控制器解析收到的拓扑构建方案，生成物理层交换机控制指令，并下发给相应的物理层交换机；sdn控制器解析收到的拓扑构建方案，生成sdn交换机控制指令，并下发给相应的sdn交换机；

13、步骤5. 物理层交换机和sdn交换机执行控制指令，模拟测试拓扑链路，将相应的实体设备互联，完成该测试任务的测试拓扑构建；

14、步骤6. 当某个测试任务完成后，测试拓扑构建决策模块通知物理层交换机控制器和sdn控制器释放该测试任务占用的物理层交换机和sdn交换机连接资源，并通知资源管理与分配模块更新资源占用状态；

15、步骤7. 测试拓扑构建决策模块选择新的测试任务，返回步骤1，直到对测试任务列表中的每个任务都完成测试拓扑构建。

16、进一步地，所述步骤1中，拓扑构建方案包括：为测试拓扑中的每台设备选择相应的实体设备；为测试拓扑中的每条链路选择通过物理层交换机和sdn交换机进行构建。

17、进一步地，所述步骤2中，测试拓扑构建决策模块向资源管理与分配模块发起的任务的资源分配请求包括：实体设备、物理层交换机和sdn交换机的端口以及隧道。

18、进一步地，针对实体设备、物理层交换机和sdn交换机的端口以及隧道的资源分配方法包括：

19、每个实体设备在任意时刻最多只能被一个任务占用；

20、每个物理层交换机的物理端口在任意时刻最多只能被一个任务占用；

21、每个sdn交换机连接实体设备或物理层交换机的物理端口在任意时刻最多只能被一个任务占用；

22、每个sdn交换机连接其他sdn交换机的物理端口在任意时刻能够被多个任务占用，但应建立sdn交换机之间的隧道，不同任务应使用不同的隧道；

23、每个sdn交换机之间的隧道在任意时刻最多只能被一个任务占用。

24、进一步地，资源管理与分配模块实时记录每个任务占用的资源信息，包括实体设备、物理交换机和sdn交换机的物理端口以及sdn交换机之间的隧道；当收到来自于测试拓扑构建决策模块的资源分配请求时，资源管理与分配模块按照所述资源分配方法判断是否通过该资源分配请求；当资源分配请求通过后，或者任务结束并释放资源后，资源管理与分配模块及时更新每个任务占用的资源信息。

25、进一步地，所述步骤5中，物理层交换机和sdn交换机执行控制指令，通过配置物理层交换机内部转发、sdn交换机内部转发以及sdn交换机之间的隧道连接，模拟测试拓扑链路，将相应的实体设备互联，完成该测试任务的测试拓扑构建。

26、进一步地，所述物理层交换机内部转发包括通过配置物理层交换机实现；所述sdn交换机内部转发包括通过配置sdn交换机的流转发或vlan方法实现；所述sdn交换机之间的隧道包括vxlan隧道、gre隧道和geneve隧道。

27、进一步地，按照各测试任务的测试流量采集与分析需求，使用互联总线的物理层交换机和sdn交换机的端口流量镜像功能，按需对各测试任务的测试流量进行镜像采集，并发送给网络测试床的流量采集系统。

28、进一步地，若网络测试床内并发开展多个测试任务，则根据资源管理与分配模块记录的每个任务占用的资源信息，区分每个任务的测试流量：

29、当从物理层交换机的物理端口进行测试流量镜像时，根据每个任务占用这一类物理端口的信息区分每个任务的测试流量；

30、当从sdn交换机连接实体设备或物理层交换机的物理端口进行测试流量镜像时，根据每个任务占用这一类物理端口的信息区分每个任务的测试流量；

31、当从sdn交换机连接其他sdn交换机的物理端口进行测试流量镜像时，根据每个任务占用sdn交换机之间隧道的信息区分每个任务的测试流量。

32、本发明的有益效果在于：

33、本发明围绕在一个网络测试床内并发开展多个测试任务的需求，提出一种多任务网络测试床拓扑构建系统与资源分配方法，从而能够灵活调度网络测试床的设备，按需灵活构建多个测试拓扑，并实现各任务的测试拓扑与测试流量彼此隔离、互不影响，支持区分各任务的测试流量并按需进行镜像采集，从而能够支持多个测试任务并发开展。本发明主要具有以下优点：

34、（1）本发明提出的测试拓扑灵活构建与资源分配流程、资源分配规则对于支持的测试任务总数没有明显的限制，具有良好的扩展性，在测试床资源充足的情况下，能够支持较大规模的并发测试任务。

35、（2）本发明支持在用于设备互联的物理端口与逻辑隧道这两个层次上进行各任务之间的测试拓扑与测试流量隔离，可以根据任务需求灵活选择适合的隔离层次。

36、（3）本发明能够以较为简便的方式支持区分不同任务的测试流量，并对流量进行镜像采集。