云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試

云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試主要包含虛擬化測(cè)試、安全測(cè)試、高牢靠測(cè)試和性能測(cè)試四個(gè)局部。前三者重點(diǎn)在于對(duì)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的功能設(shè)計(jì)進(jìn)展測(cè)試驗(yàn)證，性能測(cè)試則是度量整個(gè)云網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，用以確認(rèn)其能夠供給的效勞力量基線(xiàn)。云計(jì)算技術(shù)目前很多應(yīng)用在大型的高性能計(jì)算〔超算〕數(shù)據(jù)中心中，在此類(lèi)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，性能處于業(yè)務(wù)保障的第一關(guān)鍵位置。本文重點(diǎn)關(guān)注性能測(cè)試的局部，從測(cè)試設(shè)計(jì)方面進(jìn)展探討。測(cè)試設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試手段很多，業(yè)務(wù)仿真測(cè)試是最能表達(dá)實(shí)際應(yīng)用狀況的測(cè)試方法。業(yè)務(wù)仿真測(cè)試往往需要利用大量效勞器和存儲(chǔ)設(shè)備，通過(guò)部署仿真應(yīng)用環(huán)境來(lái)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)針對(duì)此類(lèi)型應(yīng)用的轉(zhuǎn)發(fā)性能。但此方法受本錢(qián)和測(cè)試簡(jiǎn)單度影響，一般只在超大型且應(yīng)用較為單一的數(shù)據(jù)中心測(cè)試時(shí)使用，如百度/SOHU搜尋業(yè)務(wù)仿真、QQ/MSN實(shí)時(shí)通訊業(yè)務(wù)仿真、石油勘探/氣象預(yù)報(bào)計(jì)算業(yè)務(wù)仿真等。除了上述專(zhuān)用測(cè)試方法外，還可以通過(guò)測(cè)試儀器模擬一些根本的應(yīng)用流量來(lái)測(cè)試其主要性能。此方式由于實(shí)施簡(jiǎn)便、通用型強(qiáng)，在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試中應(yīng)用較多。受當(dāng)前整個(gè)Internet應(yīng)用使用狀況影響，測(cè)試儀模擬的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用以TCP的為主，有時(shí)會(huì)依據(jù)具體的實(shí)際業(yè)務(wù)狀況添加Mail、FTP和S進(jìn)展補(bǔ)充，這種測(cè)試設(shè)計(jì)也符合當(dāng)前云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的實(shí)際應(yīng)用狀況。測(cè)試環(huán)境1所示。圖1 數(shù)據(jù)中心性能典型測(cè)試組網(wǎng)13層雙冗余構(gòu)造。核心層設(shè)備承受高端交換設(shè)備進(jìn)展三層路由轉(zhuǎn)發(fā)，其與會(huì)聚層設(shè)備間通過(guò)OSPF動(dòng)態(tài)路由協(xié)議互連，以供給多路冗余保障，同時(shí)通過(guò)只公布缺省路由到會(huì)聚層設(shè)備的方式來(lái)減輕會(huì)聚層設(shè)備的路由壓力；會(huì)聚層設(shè)備作為模擬效勞器設(shè)備的網(wǎng)關(guān)供給三層轉(zhuǎn)發(fā)VRRPVLANTRUNK方式與接入層設(shè)備相連；接入MSTPVLAN環(huán)境下的冗余鏈路備份功能。Client和Server進(jìn)展有狀態(tài)的流L7的業(yè)務(wù)流量模擬。VLAN和流數(shù)量。例如測(cè)試的為一個(gè)大型的企業(yè)云數(shù)據(jù)中心，則需要定義以下背景環(huán)境參量：首先設(shè)置背景路由，在核心設(shè)備上模擬公布1OSPF散列路由，其發(fā)起源為50Router，路NetworkLSA：SummaryLSA：ExternalLSA=1：3：16然后設(shè)置背景VLAN與模擬效勞器，在會(huì)聚層與接入層設(shè)備上部署8個(gè)MSTP的Instance，每個(gè)Instance8VLAN，使用測(cè)試儀器在每個(gè)VLAN100HostServer，總共64個(gè)VLAN，6400Server。1ClientIP1OSPF路由中，目IP6464VLANVLANHostServer地址?？偣矠?4IP測(cè)試流。上述測(cè)試參數(shù)定義均可通過(guò)測(cè)試儀器配置完成。當(dāng)測(cè)試環(huán)境部署完畢后，即可使用測(cè)試儀器進(jìn)展整網(wǎng)性能指標(biāo)的測(cè)試執(zhí)行工作。關(guān)鍵指標(biāo)及測(cè)試方法下幾項(xiàng)：L4建速率〔CPS〕L4并發(fā)數(shù)〔CC〕L7吞吐量〔GoodPut〕L7響應(yīng)時(shí)間〔ResponseTime〕L4TCP協(xié)議構(gòu)造流量，L7測(cè)試使用的測(cè)試方法進(jìn)展介紹。L4建速率測(cè)試L4建速率指通過(guò)數(shù)據(jù)中心中間網(wǎng)絡(luò)每秒可以處理的TCPSession速率，單位為CPS〔ConnectionsPerSecond〕。需要留意的是，這里的“建”指的是一個(gè)TCPSession成功建立并關(guān)閉的整個(gè)過(guò)程，并不是單純指字面L4建速率測(cè)試中，主要使用TCP80效勞進(jìn)展測(cè)試。測(cè)試配置中，關(guān)鍵在于以下幾點(diǎn)：TCPTCPFIN4次握手關(guān)閉方式。此種方式最符合當(dāng)前普遍的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議應(yīng)用模型。在局部特別業(yè)務(wù)需求的測(cè)試場(chǎng)景下可以承受TCPRESET方式進(jìn)展快速會(huì)話(huà)關(guān)閉，以測(cè)出網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠支持的極限性能。TCP0ms，既效勞器端收到懇求后馬上進(jìn)展回應(yīng)關(guān)閉，避開(kāi)中間設(shè)備的表項(xiàng)資源消耗對(duì)測(cè)試結(jié)果的干擾。〔64byte〕，ClientServer報(bào)文交互速率，便于更準(zhǔn)確地測(cè)試出設(shè)備力量上限。將每TCPConnection中的Transaction數(shù)量設(shè)置為1，減小不必要的測(cè)試干擾，得出更準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。需要設(shè)定肯定長(zhǎng)度的一樣建速率測(cè)試持續(xù)時(shí)間〔如3600s〕，以保證測(cè)試結(jié)果的有效性。在測(cè)試開(kāi)頭前記錄網(wǎng)絡(luò)中主要設(shè)備的CPU/Memory等關(guān)鍵性能指標(biāo)，測(cè)試過(guò)程中和完畢后對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)展監(jiān)控，實(shí)時(shí)了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況。L4建速率測(cè)試的結(jié)果將主要表達(dá)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中L4-L7設(shè)備的CPU〔依據(jù)不同廠商設(shè)備的具體可NP、ASICTCP建表項(xiàng)計(jì)算的處理單元〕2所示。圖2 L4建速率結(jié)果與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CPU關(guān)系示意圖L4并發(fā)數(shù)測(cè)試L4并發(fā)數(shù)指通過(guò)數(shù)據(jù)中心中間網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)并發(fā)存在的最大TCPSession數(shù)量，單位為CC〔CurrentConnections〕。L4并發(fā)數(shù)測(cè)試來(lái)說(shuō)，尤其需要關(guān)注其上層協(xié)議的具體應(yīng)用，一個(gè)Telnet1小時(shí)與一個(gè)1小時(shí)在協(xié)議處理流程上是有很大不同的，應(yīng)盡量依據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)流量設(shè)計(jì)測(cè)試模協(xié)議進(jìn)展測(cè)試舉例說(shuō)明。TCPTCP連接一起打入再進(jìn)展等待。過(guò)高的建速率會(huì)導(dǎo)致中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的處理力量下降，從而影響到并發(fā)數(shù)的測(cè)試結(jié)果；而較低的建速率則會(huì)導(dǎo)致超長(zhǎng)的會(huì)話(huà)保持時(shí)間，也與實(shí)際模型相背。3001CPS的速率進(jìn)展建，則需要將測(cè)試儀器的會(huì)話(huà)回應(yīng)等待時(shí)間調(diào)整至3，000，000/1，000=3000s才能得到接近期望的測(cè)試結(jié)果，而如此長(zhǎng)的會(huì)話(huà)保持時(shí)間對(duì)網(wǎng)絡(luò)中間設(shè)備來(lái)說(shuō)屬于并不符合實(shí)際網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)模型的處理方式。CPS力量，然后取中間設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)〔如CPU通過(guò)調(diào)整此時(shí)間測(cè)試出實(shí)際的設(shè)備并發(fā)數(shù)處理力量。20CPS，CPU6015萬(wàn)CPS30015CPS，會(huì)話(huà)回應(yīng)20s上下調(diào)整，以確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)能夠到達(dá)的實(shí)際最大并發(fā)數(shù)。L4并發(fā)數(shù)測(cè)試配置需要留意以下幾點(diǎn)：L4建速率測(cè)試結(jié)果，設(shè)置穩(wěn)定的建速率參數(shù)和會(huì)話(huà)回應(yīng)關(guān)閉等待時(shí)間參數(shù)。TCPReset方式關(guān)閉。同建速率測(cè)試一樣，設(shè)置載荷為盡量小值〔如64byte〕，并將每個(gè)TCPConnection中的Transaction1，削減對(duì)測(cè)試結(jié)果的干擾。將整個(gè)測(cè)試周期時(shí)間設(shè)置為一個(gè)較長(zhǎng)值〔如3600s〕，同步驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。測(cè)試前中后的整個(gè)過(guò)程中記錄網(wǎng)絡(luò)主要設(shè)備的關(guān)鍵性能指標(biāo)，進(jìn)展比較確認(rèn)。L4L4-L7處理設(shè)備的內(nèi)存大小有直DRAMCAMTCP會(huì)話(huà)表項(xiàng)存儲(chǔ)單元容量。TCP3所示。圖3 L4并發(fā)數(shù)結(jié)果與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備Memory使用率關(guān)系示意圖L7吞吐量測(cè)試L7吞吐量指當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)可以有效傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量，也被稱(chēng)為有效吞吐GoodPut，區(qū)分于傳統(tǒng)L3ThroughPutBPS〔BytePerSecond〕。L7吞吐量測(cè)試結(jié)果很大程度上依靠于L4建速率力量，其間關(guān)系類(lèi)似于傳統(tǒng)L3吞吐量BPS〔BitPerSecond〕與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包轉(zhuǎn)發(fā)力量PPS〔PacketsPerSecond〕之間的關(guān)系。在測(cè)試L7吞吐量的過(guò)程中，首先測(cè)得網(wǎng)絡(luò)的建速率，然后將建速率測(cè)試結(jié)果乘以肯定比率系數(shù)〔80％〕，作為L(zhǎng)7吞有效載荷大小，通過(guò)觀看消滅L7吞吐量測(cè)試結(jié)果。20CPS500Byte，則系L7100MBPS〔BytePerSecond〕。在L7吞吐量測(cè)試中還需要留意的是可以適當(dāng)提高每TCPConnection中的Transaction承受1：10的比例，這樣能夠進(jìn)一步提高L7吞吐量測(cè)試結(jié)果。但需要留意承受多Transaction方式時(shí)，需1。1，1。0協(xié)議不支持此種傳輸加載方式。L7吞吐量的測(cè)試結(jié)果除了受L4建速率的直接影響外，還會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備的交換架構(gòu)、接口總線(xiàn)等元件單位間處理力量的限制，其測(cè)試結(jié)果也直接表達(dá)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用數(shù)據(jù)吞吐轉(zhuǎn)發(fā)力量。L7響應(yīng)時(shí)間測(cè)試L7響應(yīng)時(shí)間指從客戶(hù)端發(fā)起綜合處理力量，單位為毫秒。L7L7延遲時(shí)間的主要區(qū)分是：延遲時(shí)間指客戶(hù)端發(fā)出報(bào)文到效勞器接收到此報(bào)文或反向發(fā)送接收的間隔時(shí)間；響應(yīng)時(shí)間則指的時(shí)一個(gè)完整連接的客戶(hù)端于效勞器報(bào)文來(lái)回交互過(guò)程時(shí)間。在數(shù)據(jù)這種需要客戶(hù)端與效勞器進(jìn)展反復(fù)交互的應(yīng)用協(xié)議使用中尤為重要。試方法可以盡量削減效勞器端處理延遲的影響，得到近乎純粹的網(wǎng)絡(luò)處理延遲時(shí)間。L7響應(yīng)時(shí)間測(cè)試要在肯定的建速率下進(jìn)展，這樣做也是為了盡量貼近實(shí)際網(wǎng)絡(luò)狀況。但此測(cè)試中的建速率需要維持在一個(gè)較低的水平線(xiàn)上，最好是依據(jù)真實(shí)環(huán)境平均值設(shè)定，這是由于建速率較高時(shí)會(huì)CPU資源占用較高，影響設(shè)備對(duì)連接的處理力量。常用測(cè)試工具使用專(zhuān)用測(cè)試工具測(cè)試數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)性能時(shí)，可以承受軟件與硬件兩類(lèi)。軟件測(cè)試工具指需要運(yùn)行在例如UNIX、Linux和Windows等開(kāi)放的操作系統(tǒng)及通用的硬件架構(gòu)上，并且只需對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)做出微小甚至不做改動(dòng)就能夠完成測(cè)試任務(wù)的軟件。局部性能測(cè)試軟件如下：–LOAD，WebServerStress，LOADRunner，WebBench，WebStone，SPECweb99MAIL–Loadsim，Medusa〔MicrosoftExchange〕，DB-BenchmarkFactoryforDatabases，Jetstress，DBstressIPSAIOmeter，Iozon，Bonnie++，ddPC上的掌握軟件完成測(cè)試工作，其性能要遠(yuǎn)優(yōu)于一般的軟件測(cè)試工具，但相對(duì)的缺點(diǎn)是價(jià)格較高和可擴(kuò)展性較差〔功能升級(jí)有時(shí)需要對(duì)硬件產(chǎn)品進(jìn)展轉(zhuǎn)變，Spirent、IXIABreakingPoint等。試方式；假設(shè)期望得到最大的極限力量，建議承受硬件測(cè)試儀器來(lái)進(jìn)展測(cè)試。完畢語(yǔ)在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試中，還有以下一些常用閱歷可以在測(cè)試設(shè)計(jì)和執(zhí)行中進(jìn)