一种SDN控制器性能测试仪及测试方法技术

本发明专利技术公开了属于软件定义网络控制器领域的一种SDN控制器性能测试仪及测试方法，该性能测试仪具体包括：由交换机模拟模块和拓扑连接生成模块连接组成的交换机控制部分；由OpenFlow 1.3报文生成模块和测试报文控制模块连接组成的协议报文控制部分和由控制器响应记录模块和结果计算和输出模块组成的结果输出部分。本发明专利技术针对SDN控制器，测试其对OpenFlow 1.3各类协议报文的吞吐、时延；同时模拟网络中可能出现的真实场景和事件，衡量控制器的处理性能；可以为各大网络运营商、网络公司或其他网络用户在部署SDN网络时，针对控制器的选型、调研、部署测试、能力测试提供技术支撑和定量结果分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于软件定义网络控制器领域，特别涉及一种SDN控制器性能测试仪及测试方法，具体说是一种基于OpenFlow1.3的SDN控制器性能测试仪及测试方法。
技术介绍
软件定义网络(英语：Software‐definednetworking，缩写为SDN)是一种网络虚拟化(Networkvirtualization)技术，是由Emulex提出。利用OpenFlow协定，把路由器的控制平面(controlplane)从数据平面(dataplane)中分离出来。这个架构可以让网络管理员，在不更改硬件装置的前提下，以中央控制方式，用程序重新规划网络，为控制网络流量提供了新的方法，也提供了核心网络及应用创新的良好平台。其两大平面——控制平面和数据平面之间通过OpenFlow协议通讯。OpenFlow协议是由开放网络基金会(英语：OpenNetworkingFoundation,缩写为ONF)开发并推动的一种SDN控制平面南向协议。它规定了控制平面与数据平面通讯的方式及内容，同时是目前应用最广泛的SDN南向协议，得到了产业界，特别是交换设备(即数据平面设备)厂商的支持。目前该协议的OpenFlow1.3版本是其长期维护，并得到最广泛应用和部署的版本。作为SDN实现的最主流方式，同时作为SDN网络中最核心的组件，SDN控制器对OpenFlow协议的处理性能受到了SDN控制器厂商以及SDN网络用户的关注。在此基础上，亟需一款测试工具可以模拟大量的SDN网络交换设备与控制器进行OpenFlow协议的通讯，进而测试控制器对OpenFlow协议的处理性能。该工具除可以模拟大量设备进行与控制器的OpenFlow协议交互之外，还需要具备丰富的过程控制能力以及测试结果输出能力，比如对OpenFlow协议报文内容的定制，报文发送速率与时延，详尽的测试过程记录等等，才能准确而有效地衡量控制器对OpenFlow协议的处理性能。SDN控制器是SDN网络的核心组件，它以中心控制的方式直接管控网络中所有的交换机设备。因此，SDN控制器自身的性能将直接影响整个SDN网络的性能。控制器主要通过OpenFlow1.3协议与交换机进行通信。控制器对OpenFlow1.3协议报文的处理性能，将直接影响网络的灵活程度和流量调配性能。为更好地兑现SDN技术承诺的网络优势，针对网络用户切实的需求，以及业内对SDN控制器性能测试的迫切需求，设计并提出一种OpenFlow1.3控制器性能测试仪架构方法。针对SDN控制器，测试其对OpenFlow1.3各类协议报文的吞吐、时延，同时模拟网络中可能出现的真实场景和事件，衡量控制器的处理性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种SDN控制器性能测试仪及测试方法，其特征在于，所述SDN控制器性能测试仪由3部分共6个功能模块组成；具体包括：一，由交换机模拟模块和拓扑连接生成模块连接组成的交换机控制部分；二，由OpenFlow1.3报文生成模块和测试报文控制模块连接组成的协议报文控制部分；三，由控制器响应记录模块和结果计算和输出模块组成的结果输出部分；其中模拟模块和拓扑连接生成模块分别连接OpenFlow1.3报文生成模块和测试报文控制模块，然后测试报文控制模块连接控制器响应记录模块；所述交换机模拟模块模拟OpenFlow1.3交换机，与SDN控制器进行OpenFlow1.3连接，同时对控制器针对交换机的查询和保活动作给出响应，上报自身交换机信息；所述拓扑连接生成模块在针对SDN控制器的性能测试往往需要模拟大量交换机在某一特定拓扑结构下的事件和场景，将大量单独与控制器建立OpenFlow1.3连接的交换机连缀成某一常用的拓扑类型；所述OpenFlow1.3报文生成模块负责生成交换机所需要发送给控制器的OpenFlow1.3报文，以便与控制器建立正常的连接，并进行性能测试；所述测试报文控制模块负责OpenFlow1.3报文的可控发送，在性能测试中，需要考虑报文的发送形式、速率和顺序；所述控制器响应记录模块针对性能测试内容，记录控制器的响应方式及性能，记录其响应的状态和速率；所述结果计算和输出模块从响应记录中提取数据，计算控制器性能测试结果；其首先识别可用信息，根据消息类型，过滤非响应消息，再根据响应消息的时间戳，计算平均吞吐和时延，并将最后的计算结果，以文本或图形的方式输出给测试人员。所述OpenFlow1.3报文生成模块负责生成交换机所需要发送给控制器的OpenFlow1.3报文包括Hello、Echo、Feature_reply、Multipart_reply和Packet_in的消息类型报文。一种SDN控制器性能测试仪的测试方法，其特征在于，测试步骤如下：1)开始，交换机模拟模块按照用户预定的输入，模拟若干数量的OpenFlow1.3交换机，并建立与被测SDN控制器的TCP连接；2)OpenFlow1.3报文生成模块按交换机模拟模块的需求生成Hello报文，与被测SDN控制器建立OpenFlow1.3协议连接；3)交换机模拟模块接收控制器发送的Hello消息，以及Echo控制通道保活消息；4)OpenFlow1.3报文生成模块按交换机模拟模块的需求生成Echo报文，与被测SDN控制器保证链路活性，该过程将持续于全部测试过程中；5)拓扑连接生成模块按照用户预定的输入，生成交换机拓扑邻接矩阵，并按该矩阵内容，要求交换机模拟模块配置各模拟交换机端口，包括端口数量、端口号、端口特性和相邻端口；6)交换机模拟模块接收控制器发送的Multipart_request查询请求，要求其提供端口信息；7)交换机模拟模块将该请求转送给OpenFlow1.3报文生成模块，该模块按拓扑连接生成模块提供的相应信息，生成对应的Multipart_reply报文，并由交换机模拟模块上报给被测SDN控制器；8)控制器给某一台或多台模拟交换机发送LLDP(LinkLayerDiscoveryProtocol，链路层发现协议)拓扑链路发现报文，交换机模拟模块接收此报文，并转送给测试报文控制模块；9)测试报文控制模块从拓扑连接生成模块中取得相关拓扑连接信息，按照相邻交换机首先上报LLDP消息的顺序，上报LLDP消息，该消息由OpenFlow1.3报文生成模块提供；10)控制器响应记录模块记录被测SDN控制器的响应动作，当控制器给全部模拟交换机都下发过一遍LLDP消息之后，则认为测试完成，在这一过程里记录全部SDN控制器下发LLDP消息的时间戳；11)结果计算和输出模块计算第一个控制器下发LLDP消息和最后一个LLDP消息之间的时间差，作为最终的测试结果输出，测试结束。本专利技术的有益效果是本专利技术针对SDN控制器，测试其对OpenFlow1.3各类协议报文的吞吐、时延；同时模拟网络中可能出现的真实场景和事件，衡量控制器的处理性能；可以为各大网络运营商、网络公司或其他网络用户在部署SDN网络时，针对控制器的选型、调研、部署测试、能力测试提供技术支撑和定量结果分析。附图说明图1为软件定义网络控制器性能测试仪结构示意图。图2为软件定义网络控制器性能测试流程图。具体实施方式本专利技术提出一种基于OPenFlow1.3协议的SDN控制器性能测试仪及测试方法，下面结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SDN控制器性能测试仪，其特征在于，所述SDN控制器性能测试仪由3部分共6个功能模块组成；具体包括：一，由交换机模拟模块和拓扑连接生成模块连接组成的交换机控制部分；二，由OpenFlow 1.3报文生成模块和测试报文控制模块连接组成的协议报文控制部分；三，由控制器响应记录模块和结果计算和输出模块组成的结果输出部分；其中模拟模块和拓扑连接生成模块分别连接OpenFlow 1.3报文生成模块和测试报文控制模块，然后测试报文控制模块连接控制器响应记录模块；所述交换机模拟模块模拟OpenFlow 1.3交换机，与SDN控制器进行OpenFlow 1.3连接，同时对控制器针对交换机的查询和保活动作给出响应，上报自身交换机信息；所述拓扑连接生成模块在针对SDN控制器的性能测试往往需要模拟大量交换机在某一特定拓扑结构下的事件和场景，将大量单独与控制器建立OpenFlow 1.3连接的交换机连缀成某一常用的拓扑类型；所述OpenFlow 1.3报文生成模块负责生成交换机所需要发送给控制器的OpenFlow 1.3报文，以便与控制器建立正常的连接，并进行性能测试；所述测试报文控制模块负责OpenFlow 1.3报文的可控发送，在性能测试中，需要考虑报文的发送形式、速率和顺序；所述控制器响应记录模块针对性能测试内容，记录控制器的响应方式及性能，记录其响应的状态和速率；所述结果计算和输出模块从响应记录中提取数据，计算控制器性能测试结果；其首先识别可用信息，根据消息类型，过滤非响应消息，再根据响应消息的时间戳，计算平均吞吐和时延，并将最后的计算结果，以文本或图形的方式输出给测试人员。...

【技术特征摘要】
1.一种SDN控制器性能测试仪，其特征在于，所述SDN控制器性能测试仪由3部分共6个功能模块组成；具体包括：一，由交换机模拟模块和拓扑连接生成模块连接组成的交换机控制部分；二，由OpenFlow1.3报文生成模块和测试报文控制模块连接组成的协议报文控制部分；三，由控制器响应记录模块和结果计算和输出模块组成的结果输出部分；其中模拟模块和拓扑连接生成模块分别连接OpenFlow1.3报文生成模块和测试报文控制模块，然后测试报文控制模块连接控制器响应记录模块；所述交换机模拟模块模拟OpenFlow1.3交换机，与SDN控制器进行OpenFlow1.3连接，同时对控制器针对交换机的查询和保活动作给出响应，上报自身交换机信息；所述拓扑连接生成模块在针对SDN控制器的性能测试往往需要模拟大量交换机在某一特定拓扑结构下的事件和场景，将大量单独与控制器建立OpenFlow1.3连接的交换机连缀成某一常用的拓扑类型；所述OpenFlow1.3报文生成模块负责生成交换机所需要发送给控制器的OpenFlow1.3报文，以便与控制器建立正常的连接，并进行性能测试；所述测试报文控制模块负责OpenFlow1.3报文的可控发送，在性能测试中，需要考虑报文的发送形式、速率和顺序；所述控制器响应记录模块针对性能测试内容，记录控制器的响应方式及性能，记录其响应的状态和速率；所述结果计算和输出模块从响应记录中提取数据，计算控制器性能测试结果；其首先识别可用信息，根据消息类型，过滤非响应消息，再根据响应消息的时间戳，计算平均吞吐和时延，并将最后的计算结果，以文本或图形的方式输出给测试人员。2.根据权利要求1所述一种SDN控制器性能测试仪，其特征在于，所述OpenFlow1.3报文生成模块负责生成交换机所需要发送给控制器的OpenFlow1.3报文包括Hello、Echo、Feature_reply、Multipart_reply和Pac...

【专利技术属性】
技术研发人员：张攀，宋阳，李震，程远，刘东，
申请(专利权)人：北京天地互连信息技术有限公司，下一代互联网关键技术和评测北京市工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11