（计算机应用技术专业论文）路由器多端口并发测试管理控制技术研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 摘要 本论文的技术背景是多端口路由器测试。i s 0 9 6 4 6 有关中继系统的测试 技术框架受面向一致性测试( c o n f o 皿姐t e s t i n g ) 和单序测试的限制，它推荐 的。回绕测试法”( l t m ) 和。穿越测试法”t t r m ) 由于缺少并行测试间的 协调同步机制而难以适应多端口路由器交换机测试，特别是性能测试的需 要。这就是四川省网络通信重点实验室( s c - n e t c o mt a b ) 提出“多端口并发测 试法”( m p c - t i m - m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt r a n s v e r s et e s tm e t h o d ) 、“多端口 并发测试定义语言”( m p c t d l m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s td e t m i t i o n i _ a n g u a g c ) ，和开发“多端口路由器并发测试系统”( m p c - r s - m u l t i p o r t c o n c u r r e n tt e s ts y s t e m ) 的直接背景，也是笔者硕士论文研究工作的大背景。 实验室开发中的m p c - t s 为物理上可分离的上、下两级结构：上级为路 由器多端口并发测试控制器( m p c - t c m u l t i p o r tc o n c u r r e n tc o n t r o l l e r ) ，下 级为多个路由器双端口测试器( 研t t w o p o r t t e s t e r ) ，上下级间通过交换设 备实现互联。1 r i 呵是测试直接控制器，作在m p g t c 的协调控制下完成路由 器的一对端口行为的控制与观测。m p c t c 既是测试系统与测试操作员的接 口部件，也是并发测试过程的核心控制管理部件。因此，有关m p g t c 的研 究与样机系统的开发对于m p c - t s 的开发具有重要的意义。 本论文对两级结构测试系统中的m p c - t c 的功能需求进行了详细的分 析并对笔者开发m p c - t c 样机系统进行了详细的介绍。m p c - t 本身也是一 个功能复杂的测试部件。在测试前，m p g t c 必须借助于多端口测试支撑工 具将m p c t d l 描述的并发测试例转换为可执行的并发测试控制程序，对 1 1 叮测试控制数据进行适应性修改并形成参数化的1 1 吓可执行测试控制数 据：选择“并发测试例”并为各1 1 呵指派相应的单t p t 试例。在单个并发 测试例执行期间，m p c - t c 将协调多个矸r r 的工作，对测试控制过程进行监 视并提供图形化显示，记录测试结果最终形成测试报告，提供测试后对测试 结果分析工具。 本论文的主要贡献在于它实现分布式环境中的协同测试工作的m p c - t s 的开发提供了进行系统调试和集成m p c t c 样机系统。 关键词：路由器多端口并发测试系统( m p c - t s ) 、路由器多端口并发测试控制 器( m p c - t c ) 、双端口测试器( t w o - p o r t t e s t e r ) 、上下测试器接口、测试管理、 用户接口 西南交通大学硕士研究生学位论文第| i 页 a b s t r a c t t h et e c h n i c a lb a c k g r o u n do ft h i sd i s s e r t a t i o ni sm u l t i - p o r tr o u t e rt e s t i n 蛋t h e f r a m e w o r kd e f i n e di ni s o9 6 4 6i sl a r g e l yr e s t r i c t e db yi t sc o n f o r m a n c et e s t i n g o r i e n t a t i o na n ds i n g l et h r e a dt e s tc o n f i g u r a t i o n f o rm u l t i l p 0 r tt o u t e r so rs w i t c h e s ， t h el t mo o o p - b a c kt e s tm e t h o d ) a n d 硎( t r a n s v e r s et e s tm e t h o d ) r e c o m m e n d e db yi s o9 6 4 6 ，l a c k sc o o r d i n a t i o na m o n gp a r a h e it e s tt h r e a d sh e n c e u n s u i t a b l ef o rp e r f o r m a n c et e s t i n g t h i sh a ss p u r r e dt h er e s e a r c ha c t i v i t i e sa t s i c h u a nn e t w o r kc o m m u n i c a t i o nk e yl a b o r a t o r y ( s c - n e t c o t ol a b ) ，f i l l m p c 1 t m ( m u l t i p o r tt o u t e rc o n c u r r e n tt r a n s v e r s et e s tm e t h o d ) ，m p c n ) l ( m u l t i p o r t c o n c u r r e n tt e s td e f i n i t i o nl a n g u a g e ) a n dm p c - t s ( m u l t i p o r t c o n c u r r e n tt e s ts y s t e m ) t h c s er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n ta c t i v i t i e sa t ea l s ot h e g e n e r a lb a c k g r o u n df o ra u t h o r sm s c d i s s e r t a t i o n t h em p c - 1 su n d e rd e v e l o p m e n ta ts c - n e t c o ml a bi sat w o - l e v e ls v s t e r n ： am u l t i - p o r tc o n c u r r e n tt e s t e rc o n t r o l l e r ( m r c t ( _ a tt h et o pi n t e r c o n n e c t e d v i aas w i t c ht om u l t i p i et w o - p o r tt e s t e r so y r s ) a tt h eb o s o m u n d e rc o n t r o la n d c o o r d i n a t i o no fm 田g t c a 唧p e r f o r m sd i r e c tc o n t r o la n do b s e r v a t i o nt ot h e b e h a v i o ro fas i n g l eo rap a i ro fp o r t s t h cm p c t c ，o nt h eo n eh a n d ，p r o v i d e sa n i n t e r r a c et o t e s to p e r a t o ra n d , o nt h eo t h e rh a n d ，p l a y so o r ec o n t r o la n d m a n a g e m e n tf u n c t i o n sf o rc o n c u r r e n tt e s t i n di ti st h e r e f o r ev e r yi m p o r t a n tf o r m p c t sd e v e l o p m e n tt os t u d yt e c h n i q u e sr e l e v a n tt om p c t ca n dd e v e l o pa p r o t o t y p em p c 二7 c t h i sd i s s e r t a t i o np r o v i d e sac o m p r e h e n s i v es t u d yo ft h er e q u i r e m e n t so f m p c t ci nt w o - l e v e lm 口c - 1 sa n dp r e s e n t sap r o t o t y p em p c 1 w i t hd e t a i l e d d i s c u s s i o n t h em p c t ci t s e l fi sac o m p l e xf h n c t i o n a lc o m p o n e n t m p c t ch a s t oc o n v e r tt h em p - ( d ls p e c i f i e dt e s tc a s ei n t oac o n c u r r e n tt e s tc o n t r o l p r o g r a mb yu s eo fm p - c t d lc o m p i l e rb e f o r e h a n d t op e r f o r mc o n c u r r e n c y a d a p t a t i o nm o d i f i c a l i o na n dp a r a m e t e r i z a t i o nt o1 甲tt e s tc a s e si nt r c n 3 a n d t os e l e c tc o n c u r r e n tt e s tc a s ea n dd e s i g n a t er e l e v a n tt e s tc a s e sf o rt f r s d u r i n g s i n 酉et e s tc a s ee x e c u t i o n ，i tc o o r d i n a t e sm u l t i p l et f r s ，m o n i t o r st h et e s tp r o c e s s a n dp r o v i d e sg r a p h i cd i s p l a y , l o g st e s tt r a f f i ca n dp r o d u c e st e s tr e p o r t s ，a n d p r e f e r a b l yt op r o v i d eap o s t a n a l y s i st 0 0 1 t h em a i nc o n t r i b u t i o no ft h i st h e s i si st h a ti tp r o v i d e sa p r o t o t y p em p c - t c f o rs y s t e md e b u g g i n ga n di n t e g r a t i o nf o rm p c t si nac o o r d i n a t e dm a n n e ri na d i s t r i b u t e de n v i r o n m e n t k e y w o r d s ：m p c - t s ( m u l t i - p o r t c o n c u r r e n tt e s ts y s t e m ) ，m p c - t c ( m u l t i p o r t c o n c u r r e n tt e s tc o n t r o l l e r ) ，n 叮+ c i 讥p o r tt e s t e r ) ，i n t e r f a c e b e t w e e nu p p e ra n dl o w e rt e s t e r , t e s tm a n a g e m e n t ，u i m ( u s e ri n t e r f a c em o d u l o 西南交通大学硕士研究生学位论文第v l l 页 本文部分术语缩写的中英文对照表 l r 卫讧 m p c - 1 7 n m p c t s l 讧p c 1 c t p t m p c t m p c i ：c m p m p c t d l m p - c r m e t c l o o p - b a c kt e s tm e t h o d 回绕测试法 m u l t i - p o r tc o n c u r r e n tt r a n s v e r s et e s tm e t h o d 多端口并发穿越测试法 m u l t i - p o r tc o n c u r r e n tt e s ts y s t e m 多端口并发测试系统 m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s tc o n t r o l l e r 多端口并发测试控制器 t w o - p o r tt e s t e r 双端口测试器 m u l t i p o r tc o n c u r r e n t r e s t e r 多端口并发测试器 m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s t i n gc o o r d i n a t i o n m a n a g e m e n tp r o t o c o l 多端口并发测试协调管理协议 m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s td e f i n i t i o nl a n g u a g e 多端口并发测试定义语言 m u l t i p o r tc o n c u r r e n t r e s tm a n a g e r 多端口并发测试管理软件 e x e c u t a b l et e s tc a s e 可执行测试例 西南交通大学学位论文使用授权书 蹬由墨墨鲨旦羞蕴测试鳘垄控制拉苤班荭系本人在西南交通大学攻读博士 硕士学位期间，于垫q z 年王月在导师的指导下完成的学位论文本人完全了解。西南交 通大学图书馆关于保存、使用学位论文的规定。，同意： ( 1 ) 按照学校要求提交学位论文的印刷版和电子j 氍本 ( 2 ) 田书馆按规定保存所提交论文的印辱4 版和屯子版 ( 3 ) 本人授权西南交通大学圈书馆可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文授权西南交 通大学圈书馆为教学和科研的目前，可戡将公开的学位论文( 包括解密后的学位论文) 作为资辩 在我校圉书馆、资料室等场所或本授的校园网以及部分和我校存在馆际台作关系的高校的用户进 行阅读和浏览。 作者签名：指导教师签名： 说明：奉授权牡由研究生在办理离授下续时变剑圈r 旺馆 嗜特 ( 有密级要求的搿提供学投扪) 乏部j 的定帝审查结论，在解密后遵守此规定， 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 路由器多端口并发测试技术的研究背景 以i p v 4 1 l 为基础的i n t e r a c t 在以文本为主体的应用环境中推动了计算机 网络技术的发展和计算机网络在全球的广泛应用，极大地改变了人们的工 作、学习和生活的方式。但是，随着h t c m c t 的迅猛发展，用户数成指数型 增长，知名调查机构r e s e a r c ha n dm a r k e t s 公布最新调查报告，全球互联网 用户将在2 0 0 7 年底达到1 3 5 亿这种状况使i p v 4 地址匮乏 2 1 的缺点逐渐显 露；另一方面，随着互联网多媒体应用日益增加，用户数据更多地呈现面向 连接服务的特征，用户数据流的速率不断提高，以经从k b p s 数量级提到m b p s 数量级；此外，用户对服务质量( q o s ) 的需求也有了很大提高，i n t e m e t 及其所能的服务面临着新的挑战。 为了解决i n t e r a c t 目前以及将来可能遇到的种种问题，砸 i f ( i n t e r n e t e n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 在v 4 的基础上定义了下一代网络协议脚6 1 2 1 协议。i p v 6 将i p v 4 的地址长度有4 字节扩展为1 6 字节，解决了口地址匮 乏的问题闭；并且i p v 6 对口报头进行了简化，有利于提高对口报文的处 理速度i ”。由于如p v 6 的种种优点，基于v 6 构建下一代i n t e m e t ( n g i 5 , 6 j - n e x t g e n e r a t i o ni n t e m e t ) 已成为目前网络发展的新趋势。n g i 涵盖了网络基础技 术、网络设备、网络平台、基础设施、信息结构、元结构、网络管理等七个 方面的内容，并从上述几个方面全面提升h t c m e t 性能。 在i n t e m e t 发展的同时，网络设备在技术、性能等方面也得到了长足的 发展。目前，国内外各大网络厂商也在积极推出各种支持f i v 6 协议集的网 络产品，但是基于i p v 6 的网络产品既涉及从口v 4 向i p v 6 协议本身的变化和 过渡，也涉及i p v 6 以上的高层的协议更新，因此，新一代网络产品必须向 当年基于i p v 4 的网络产品那样经过严格的协议测试。这些测试包括：评估 网络产品是否最大限度地符合相关协议标准的。一致性测试”( c o n f o r m a n c e t e s t i n g ) ；评估网络产品是否能够与同类产品实现互通的。互通性测试” ( i n t e r o p e r a b l et e s t i n g ) 7 1 ；评估网络产品性能指标的。性能测试” ( p e r f o r m a n c et e s t i n g ) i s , 9 j 。， 路由器作为支持同种异种版本i p 的网络中继设备在系统互联中发挥 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 这重要作用，因此，路由器测试技术的研究和测试系统的开发具有重大的意 义和广阔的应用前景。 1 2 国内外研究现状 长期以来，国内外各个工作组对路由器的测试方法沿用了i s o9 6 4 6 1 1 1 0 l 定义的对一个端1 ：3 进行测试的“回绕测试法”( l t m l o o p b a c k t e s tm e t h o d ) 和对一对端1 3 进行测试的“穿越测试法”( t i m t r a n s v e r s et e s tm e t h o d ) 1 1 1 】， 取得了一些成果。l t m 通过测试系统将发向路由器的测试数据在路由器内部 或外部绕回测试器来获得测试判定，该方法实现比较简单，因而曾经是测试 中应用最广的方法，但是由于测试能力有限，逐步被1 咖所替代。穿越测 试法能对路由器一对端口进行观测，测试数据穿过被测路由器，与设备正常 工作状况相似，测试能力更强1 1 2 1 。关于中继系统，英国伦敦大学国家物理实 验室研究开发了黄皮书网管协议测试系统1 8 】；而国内在协议测试研究上比较 具有代表性的主要是中国科学院计算技术研究所f 1 4 】和清华大学【堋，先后开发 了各自的i p v 6 测试系统。 清华大学和计算所关于 v 6 路由器测试系统采用的技术是基于穿越测 试法和i s o 的t y c n 1 3 , 1 6 语言，并以上述技术为基础进行了并行测试。由于 受到方法和语言的限制，上述两系统都是在单机上实现的，系统扩展较困难。 而四川省网络通信技术重点实验室的工作是基于曾华粲教授提出的“多端口 并发穿越测试法”( m p c - t t m m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt r a n s v e r s et e s tm e t h o d ) 和“多端口并发测试定义语言”( m p c t d l m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s t d e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 【n 1 8 , 1 9 1 ，因此，容易在多个微机档次的设备上实现物 理上分布的并发测试系统，有关m p c - t r m 的研究具有其特殊性。图1 - 1 为 m p c - t y m 示意图： 多端睦测试管理撑制器 采用t r m 的单对端 口测试器1 步协调命令与应答 采用r 附ll 采用t f m 的单对端ll 的单对端 1 ：3 测试器2ll 口测试器n = l l f _ i ；数据与响应。= r 载测多端晖路由器 图1 - 1 多端口并发穿越测试法示意图 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 1 3 本论文反映的研究工作 本论文主要研究多端口并发测试中的测试管理与控制技术及其体现 “多端口并发测试控制器”( m p c - t c m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s tc o n t r o l l e r ) 的设计与实现。 m p c - t c 是多端口路由器分布式并发测试系统( m p c - t s ) 的并发测试 管理部件也是系统与操作员之间的接口部件。本论文对两级结构测试系统中 的m p c - t c 的功能需求进行了详细的分析并对笔者开发m p c - t c 样机系统 进行了详细的介绍。m p c - t c 本身也是一个功能复杂的测试部件。在测试前， m p c - t c 必须借助于多端口测试支撑工具将m p c i d l 描述的并发测试例转 换为可执行的并发测试控制程序，对y r 测试控制数据进行适应性修改并形 成参数化的1 1 呵可执行测试控制数据；选择“并发测试例”并为各1 r i 呵指 派相应的单瓢叮试例。在单个并发测试例执行期间，m p c - t c 将协调多个 r r 的工作，对测试控制过程进行监视并提供图形化显示，记录测试结果最 终形成测试报告，提供测试后对测试结果分析工具。 笔者具体完成的工作包括： 1 详细分析了m p c - t c 的功能需求； 2 根据上述需求分析，对路由器多端口并发测试控制器的各个功能模 块进行了划分和详细设计； 。 3 开发了m p c - t c 的用户接口模块和并发测试管理模块。 4 在对m p c - t c 与n r r 间接口分析的基础上，完成了该接口交互信息 的编解码模块，进行了模拟实验，初步验证其可用性； 本论文的主要贡献在于它实现分布式环境中的协同测试工作的t m c - t s 的开发提供了进行系统调试和集成m p c - t c 样机系统。 1 4 论文的组织结构 本文后续章节内容与组织结构如下： 第2 章主要针对路由器多端口并发测试系统的特点展示了m p c - t s 的组 成与结构框架；介绍测试系统支撑工具和编解码器；初步讨论测试管理的概 念。 第3 章分析多端口并发测试需求，介绍笔者对多端口并发测试控制器的 各个功能模块的划分与设计。这是开发并发测试控制器的理论基础。 第4 章讨论多端口并发测试控制器各个子模块的具体实现。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 第5 章讨论多端口并发测试控制器重要组成部分并发双端口控制器接口 模块的设计与实现；介绍双端口测试器1 1 y r 的组成和多端口并发测试协议 m p c r - c m p 。 第6 章在对论文工作进行总结的基础上，对后续研究工作进行了分析和 展望。 另外，在涉及到实现工作的各个章节的适当位置，进行了相关实验。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 第2 章多端口并发测试系统与测试管理 2 1 路由器多端口并发测试系统( m p c - t s ) 在多端口并发穿越测试法等测试技术研究的基础上，四川省网络通信技 术重点实验室开发了既能够满足多端口测试需要，又能够兼顾双端口测试需 要的测试系统。我们称之为。多端口并发测试系统”( m p c t s m u l t i p o r t c o n c u r r e n t t e s ts y s t e m ) 。m p c - t s 的功能结构图如图2 1 所示： 尹o i i 翻m p c 了m 测试控制 鎏；銎叁镀强多端。莠发藏试管理软锌( m p - c t m m u l t i - p o r t = = 1 蒙磊员膏令与显示羲据! ! ! ! ! ! ! 竺! ! 堕! 丝垄! 型 一刁i 用户接口模块u l m ) ： 据文件系i | 用户界面、系统初始化 ：测试结i j 子模块、测试过程动态 分析与测显示模块 告生成 翌蔓! 婴l i 署芸” 望塑毒选i 羹：。弱试 择模块 i 三撞。 差制慧篡言j ；耆搿鬻姜警； 簪，显示致据，霞 ；曼粤苎：竖! 鼍孰；： 测试记生垡皇 并发双端口测试控 制器接口模块” 硎僦制终端釜票薹罢濡蠊黧 操作 与显 双端口灏试管理软 健( 1 p t - c t m ) 害f 测试管理模块 测试结果分析模块 日志记录模块 ， 在路由器多端口并发测试系统中，测试控制器完成测试管理的功能。在 图2 - 1 中明显地表示出了多端口并发测试控制器的重要地位，它位于整个系 统的最上层，是多端口并发测试系统运作的驱动器和主控器，是整个系统的 核心部件，同时也是笔者研究与开发的对象。下面章节根据多端口并发测试 需求重点讨论路由器多端口并发测试控制器的设计与实现。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 3 1 概述 第3 章多端口并发测试控制器 路由器多端口并发测试系统( m p c 邢) 致力于对设备多对端口进行同 时观测，以得到与实际网络环境最接近状态的测试结果。和单个田呵工作的 双端口测试系统相比，m p c - t s 的系统复杂程度有了较大提高。m p c - t s 由 上下两级组成，上级为“多端口并发测试控制器”( i v p c - t c ) ，下级为路由器 “双端口测试器”。由于叮已经成为整个测试系统的一部分，而不是 作为独立的系统而存在，因此，原来n 呵需要完成的工作如系统配置、测试 例指派与动态选择、测试过程监视和记录、测试过程管理控制、测试报告生 成等工作将由上层并发测试控制器代替各个口t 完成。与此同时，m p c - t c 还要完成驱动耵叮，协调各田t 之间并发同步的工作。 3 2 多端口并发测试控制器组成 在路由器多端口并发测试系统中，如何让各个模块融合在一起协调工 作? 如何在系统与用户之间提供一个友好的接口? 在大多数测试活动中，测 试执行的测试例远超过一个，如何对这些测试中执行的测试例进行合理的管 理? 对测试过程中产生的数据和最终测试结果如何记录? 这些问题多时路 由器多端口并发测试控制器设计时，需要考虑的问题。 笔者在路由器多端口并发测试系统控制器的设计与开发中，根据一般协 议测试管理功能和上多端口并发协议测试的特殊功能需求，对多端口并发测 试控制器的功能模块做了以下划分： 用户接口模块一提供友好的用户操作界面，方便用户对系统进行 初始化配置和人工操控； 测试管理模块一提供对并发测试控制数据的选择与执行： 并发一双端口控制器接口模块提供对多个双端口测试器的测试 控制和数据分派；对测试执行过程中各个1 r i 叮之间以及1 1 叮与 m p c t 之间的同步协调： 测试结果分析与测试报告生成模块一分析各t p t 返回结果，记录 各个t p t 完成测试例个数，多少测试例执行成功、失败或不确定。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 给出最终的测试结果，并形成记录； 日志记录模块记录测试时间，测试类型，测试种类。除了对被 测p d u 数据流进行记录外，还要对支撑层p d u 数据流进行记录，以 便人工分析。 数据文件系统测试数据存储系统。 下面讨论各个模块的具体设计。 3 3 多端口并发测试控制器模块设计 3 3 1 用户接口模块 用户接口为人们使用程序系统提供第一观感，是系统与用户之间进行交 互的桥梁。在并发多端口测试系统中，双端口测试模块作为其基础模块，用 户接口将不复存在，相应的功能由并发多端口用户接口完成。用户接口是用 户与测试系统间信息交互的必要途径。笔者把用户接口模块划分为三个子模 块： 用户操作界面 。 图形化测试过程动态显示模块 系统初始化模块 各予模块间的数据流图如3 1 所示。 图3 1 用户接口模块数据流图 “用户操作界面”是测试操作员与测试系统进行交互的桥梁，它需要 具备方便、直观的特点。良好的图形操作界面对于一个优秀的应用程序来说 不可少，友好图形化用户操作界面能够大大提高软件的易用性。在路由器多 端口并发测试系统中，用户所提供的被测系统的信息将通过用户界面进行输 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 入；测试系统最终提供的测试报告将由用户界面进行显示；操作员在测试过 程中对测试发出的控制命令( 如开始、暂停、停止等) 由用户通过操作界面 上提供的一些按钮功能来完成。在实际的设计中，用户界面采用类w e b 的单 文档分割窗口的方式。 “图形化测试过程动态显示模块”将针对测试集，组例用图形的方式动 态地显示主要测试数据地交互过程和铡试结论，方便地监视测试执行过程。 “系统初始化模块”为完成测试所需要的系统参数进行配置。系统参数 配置包括对测试对象和澳4 试器端口的坤地址配置。如果数据链路层为以太 网，则还包括m a c 地址的配置。上述参数将作为系统参数在执行相应的测 试例时对测试例赋值。为了增加测试的灵活性，在操作员选择单个或多个测 试集组，例时，系统将激活测试系统过程中需要的所有支撑层接口。同时根 据操作员选择的测试例名称。自动识别测试方法，测试对象的协议层和所需 要的测试支撑层。为了满足上述需求还要对通用测试集( g r s ) 的规划和测 试集组，例的命名进行深入的研究p ”。 用户接口模块向下与并发一双端口控制器接口模块相连。所有由用户接 口接收过来的测试控带数据将会通过并发一双端口控制器接口模块向下传 递。同样地，并发一双端口控制器接收到的测试结果数据也将由这个通道向 用户接口发送。 ； 3 3 2 测试管理模块 测试管理模块包括测试集组，例的静动态选择模块和单测试例执行模块 两部分。其功能是完成根据测试需要对所选测试例规定执行顺序的工作并通 过单测试例执行模块对并发测试例进行控制和协调。各模块间的数据流图如 图3 - 2 所示： 鬻 测试管理模块 蒸i 。q ；：孳溯馥制斌；：k 一翔试壤7 皱7 酾： 1 1 ：；行筏巍：若；：r 1 动态选择棱块； 髓乏岁 彳宁 i j 耄置簿+ 舞发王双确石控制糕接鞠模块j 攀! 萋薹： 图3 2 测试管理模块数据流图 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页i 测试集组例管理模块的功能是对测试例的执行按照一定的规则进行管 理。它的主要工作是在测试例初始化阶段，将一个测试项目所有需执行的测 试例排列成一个测试例执行序列，序列中测试例的顺序根据测试例之间关系 确定；在测试进行中，对测试例执行序列进行动态管理。在一般情况下，测 试过程按生成序列依次执行各个测试例，直到测试过程完成。但还存在特殊 情况：当测试过程中间某一测试例执行失败后，下面的某些测试例的执行变 得毫无意义。因此，测试管理模块还应该有一种动态选择执行测试例的机制， 即在测试初始化完成后，首先按该表确定的静态关系顺序执行；在每个测试 例执行完成之后，测试例管理字模快将根据己执行测试例的结果，跳过部分 测试例，这就是动态测试例选择。在测试命名中，我们采用了两种命名方式， 全称和简称，前者有利于人工阅读理解和进行排他关系分析，后者简单用于 表达测试过程中的先后关系。系统中有全称与简称对照表，以便相互索引。 考虑到系统效率，我们决定索引表采用文件系统。 单测试例执行模块的主要任务是执行一系列测试步组成的单个测试例。 测试例的执行存在两种机制，一是基于解释的测试执行，一是基于编译的测 试执行。两种机制各有优点。究竟采用什么方式因应用环境和设计原则不同 而异。解释方式的优点是解释中出错可以修改，然后立即重新执行，特别适 合于对m e c f d l 描述的调试，但由于它的边解释边执行的特征，不太适合 高速路由器的测试，特别是性能测试。考虑到本系统的设计目标是针对未来 高速路由器的多端口并发测试，对测试系统的效率要求较高，从这个角度考 虑，解释方式显然不太合适。编译方式运行速率快，存储空间占用率高p 2 1 ， 但现代微机系统的存储空间已经不再成为难题，选择编译方式就更适合开发 中的并发多端口测试。因此，测试系统应包含包括m p r - c t d l 编译器在内 的支撑工具。单测试例执行模块就是执行测试例经m p r c t d l 编译器后的 e t c 。 3 3 3 并发双端口控制器接口模块 多端口路由器并发测试系统为位于不同物理设备中的两级测试器结构： 上级为“多端口并发测试控制器”( m p c t c ) ，下级为路由器“双端口测试 器”。并发一双端口控制器接口模块就是上下两级测试器联系的桥梁， 主要负责和下层叮管理器进行通信。当t p t 作为整个系统基础测试部件 情况下，测试控制命令必须由上层多端口并发测试控制器通过并发一双端口 控制器接口模块对其发送。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 此外，在进行多端口并发测试时，用户在上层的m p c t c 进行操作，- 因 此测试配置等数据是在测试系统的上层端输入的，这些测试配置的数据也必 须通过由上层测试控制器发出，通过并发一双端口控制器接口传送给t p t 。 因此，在m p c - t s 中，双端口测试系统的用户接口模块将蜕化为单一的显示 终端。相应地，n y r 中也将存在与上层m p c - t c 通信的双端口一并发控制器 接口模块，测试过程中产生的数据和测试结果将通过该模块向上层m p c - t c 传递。 关于并发一双端口控制器接口模块之间的通信，将在第五章中重点讨 论 3 3 4 测试结果分析与测试报告生成模块 简单说来测试结果分析与测试报告生成模块的功能就是分析每个测试 例执行的结果，并生成测试报告。 “测试结果分析模块”读出每个测试例执行结果的记录，分析测试结果， 得出测试结论，存入数据文件系统。用户接口模块载入数据文件，通过用户 界面显示。 “测试报告生成模块”根据各个测试例执行的结果，生成测试报告，把 测试报告交用户接口模块，通过用户界面显示。测试报告应包括一些统计数 据，例如本次测试执行的测试例总数，有多少通过，多少失败，多少不确定 一致性测试的测试报告还应指出被测路由器实现了那些协议功能，那些协议 功能没有实现；性能测试的测试报告则列出被测路由器经测试得出的吞吐 率、延迟、帧包丢失率、帧包突发量等【3 3 j 各项性能指标。 测试结果分析与测试报告生成模块数据流图如3 - 3 所示： 图3 3 测试结果分析与测试报告生成模块数据流图 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 3 3 5 日志记录模块 在测试过程中，多端口并发测试控制器需要对1 f l 叮返回的每个测试例执 行时产生的被测层p d u 数据流和支撑层p d u 数据流进行记录。在某些情况 下，由于各种原因，部分测试例的结果可能为“不确定”( i n c o n c ) ，这时可能 需要通过对测试结果进行人工分析，参考对被测p d u 数据流和支撑层p d u 数据流的记录，得出补充结论或设计新的测试例来进一步证实相关功能的测 试结果。此外，实际测试中可能出现测试结果的正确与否与支撑层的行为有 关的情况，这就是为什么保存支撑层p d u 数据流的原因。通过分析支撑层 p d u 数据流可能有助于进一步确定被测层出现的问题【卅。 笔者根据日志记录模块的功能，该模块按其所记录数据的类型，直接将 日志记录模块划分成： 被测层p d u 数据流记录模块 支撑层p d u 数据流记录模块 如图3 4 所示，日志记录模块在编解码器和支撑层适配模块与系统数据 文件系统之间进行数据传输。 图3 4 日志记录模块数据流图 3 3 6 数据文件系统 在测试执行中和结束时，多端口并发测试控制器需要对测试过程中的配 置数据和实时产生的某些数据进行记录，以便在分析测试过程和评估测试结 果时使用。 。 对数据的记录保存主要有两种方式：数据库系统和数据文件系统。两种 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 方式各有优缺点。数据库系统在物理上和逻辑上比较独立，整体结构化程度 和数据安全性都比较高，但实现比较复杂【蜘；数据文件系统物理上和逻辑上 独立性不强，非常依赖数据应用系统，但是对于类似文本这样结构化不强数 据的读取保存效率比较高，而且实现较为简单。 在路由器多端口并发测试系统中，测试过程中的大量数据，包括l o g g i n g f i t e s 、t e s ts u i t g r o u p c a s e ，t e s tr e p o r t 等数据都是以文字文件或者程序文 件的形式出现的，这些数据结构化都不明显，使用数据库系统难以发挥其结 构化优势。因此，在笔者选择文件系统作为数据保存方式。 在实现过程中，除了上层多端口并发测试控制器具各文件系统外，下层 各个r r 也具有各自的文件系统。在并发测试系统中，1 1 呵作为系统的一部 分，有些在测试中经常使用到的数据，不宜频繁地从上层的总文件系统读取， 所以n 呵带有自己的文件系统也是基于这个系统运行高效，稳定的考虑。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 第4 章多端口并发测试控制器的软件设计与实现 4 1m p c t c 测试管理实现 测试管理是整个测试过程中的重要组成部分，是对测试进行控制的机 制。m p c - t c 中测试管理包括对测试控制数据即测试例的管理，对测试状态 和测试进程的管理等方面。合理有效的测试管理设计能够提高测试的执行效 率和准确率，同时能够提高整个系统的性能。， 4 1 1m p c t c 中的测试例执行 在路由器多端口并发测试系统中，测试过程主要使通过执行相关测试 例来进行的。在此过程中，1 r i 呵通过测试例可以与被测路由器进行数据通信， 并通过收到的数据来判定测试例执行结果，从而对路由器的性能做出评价。 m p c - t c 也要执行测试例，但m p c - t c 执行的测试例与1 p r 执行的测试例 有所不同：1 r i r r 执行的是t r c n 3 语言定义的测试例【3 6 】；而m p c - t c 执行的 是由多端口并发测试定义语言( m p c t d l ，m u l t i p o r tc o n c u r r e n tt e s t d e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 描述的测试例。整个系统的测试例实际上形成了上下两 层的结构。如图4 - 1 所示： 上 层 下 层 图牛1 上下两层测试例结构关系 一 由图4 1 可以看出，所有n 叮执行的下层t r c n 3 测试例都是通过 m p c - t c 执行的上层m p c t d l 测试例协调完成。m p c t d l 测试例负责完 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 成t t c n 3 测试例的指派、协调各个t f c n 3 测试例之间的并发与同步 m p c i d l 是实验室定义的新的测试数据控制描述语言。以解决t t c n 3 在同步并发测试中的不足。虽然每个测试器都可以用一个完整的测试部件来 表示，但是i t c n 3 描述的一个完整的测试例是一个测试配置固定的不可分 割的整体，可以通过多进程的形式【3 7 l 在单机系统中实现，却无法把其直接编 译后分配到多端口并发测试分布条件下的各个测试器上执行。p c 】 d l 语 言弥补了1 r c n 3 的不足，对同步和协调控制进行了扩展，使得在语言这一 级就能实现对测试同步的控制。m p c t d l 注重描述测试管理控制器与测试 执行器之间的协调和同步关系，而具体测试执行的描述仍然由扩展的 1 t c n 3 来完成。 四川省网络通信技术重点实验室路由器多端口并发测试系统研究与开 发小组的其他成员已经对m p c t d l 语言进行了初步的定义。 n 吓执行具体的测试动作，是测试的基础部件。m p - c t d l 语言提供了 对t p t 的描述： t y p e d e fs t r u c t s t r i n g h 舅a m e ； n u m b e r 唧n u m b e r ； p o r t p o r t 【2 】； 厂n 叮名称 脚编号 ，胂对应路由器端口号 每个r r 只能对路由器的单， ，双端口进行测试 指派向该1 1 叮的测试例 1 p r 当多端口并发测试控制器为某个n 叮指派测试例时，只需构造个由 m p a d l 描述的1 1 叮结构。构造1 1 吓结构的函数就是h i p c t d l 测试例。 通过调用m p c t d l 测试例，m p c -