文/伊莉娜

今天的数据中心无论从规模、速度，还是复杂性方面，都在日益提高。虚拟化、以太网光纤通道等新技术都着眼于帮助各类机构将数据、存储等多种数据流汇聚在单一的融合核心中。在这一领域中，流传着一句古老的格言：“无法测量便无法管理”，因此对这些新技术的验证和性能评估是新技术实施的最初步骤。

EVB方案测试设计

在虚拟环境中，虚拟交换机和设备缺乏物理连接点，因此对虚拟测试能力提出了新的要求。在EVB方案中，要想测试服务器、虚拟网络设备和物理网络设备对虚拟化特性EVB的支持能力，必然会面临一些新的挑战和问题。下面针对功能、性能、可靠性等数据中心重点关注的方面进行讨论。

1.   挑战一：功能测试

在评估以太网时，可靠性和特性的重视度与对性能的重视度往往不相上下。虚拟环境中，功能测试的重要性与性能测试、可靠性测试是一样的，而且应当成为任何数据中心测试方法的一部分。

由于EVB技术还处于标准确定阶段，因此对于功能模块的测试，没有一套可供参照的衡量标准，需要我们在测试过程中根据各部件功能特性的实现方式进行摸索。

1.1 关注功能实现

如图1所示，EVB方案主要由VM与虚拟交换机管理、虚拟交换机、网络管理、接入交换机四大部件组成。功能测试方面应重点关注各组件功能实现是否完整、特性实现是否合理、易用性实现是否良好等。

http://www.h3c.com.cn/res/201206/12/20120612_1372437_image001_747529_30008_0.png图1 具备EVB功能的数据中心虚拟网络结构图

1）  VM与虚拟化交换机管理部件，主要完成对VM的生命周期管理、配置管理和监控等。测试方面应该重点关注如下功能点：

Ø  能够正常配置虚拟网络（如图2所示）；

http://www.h3c.com.cn/res/201206/12/20120612_1372438_image002_747529_30008_0.jpg图2. 虚拟管理部件中配置虚拟网络页面

Ø  能够从网络管理部件中获取正确的VSI配置信息，并据此生成VM，为VM创建VSI实例，并为VSI实例指定实例ID、指定VSI类型ID（见图3）；

http://www.h3c.com.cn/res/201206/12/20120612_1372439_image003_747529_30008_0.jpg图3. 虚拟管理部件中获取VSI信息页面

Ø  能够在虚拟服务器迁移过程中，通知原有VM发送去关联请求，通知新的VM从预关联状态转为关联状态，并指令VM在迁移发生时通知边缘交换机刷新数据报文的MAC地址。如图4所示。

http://www.h3c.com.cn/res/201206/12/20120612_1372440_image004_747529_30008_0.jpg图4. 虚拟管理部件中VM迁移页面

2）  虚拟交换机部件，主要完成与接入交换机间S通道、EVB能力和VSI信息的协商等。

测试方面应该重点关注如下功能点：

Ø  能够通过LLDP承载CDCP TLV和EVB-TLV，完成S通道创建的协商和EVB功能参数的协商；

Ø  能够支持ECP和VDP协议。在服务器创建、迁移和删除时，通过VDP/ECP协议通知边缘交换机进行相应处理。

上述功能可以在交换机上通过命令行、debug调试信息等查看，或者通过抓包工具进行抓包以确认功能实现的正确性。

3）  网络管理部件，主要完成VSI数据库的建立、控制策略的制定、VM状态的修改及检测等。

测试方面应该重点关注如下功能点：

Ø  网络管理员在网络管理服务器上能够正常创建VSI管理数据库，数据库应包含VSI类型、VSI类型的版本、以及对应于该VSI类型的网络策略如QoS、ACL等（图5）；

http://www.h3c.com.cn/res/201206/12/20120612_1372441_image005_747529_30008_0.jpg图5. 网管部件中配置VSI信息页面

Ø  网络管理员在网络管理服务器上能够对连接信息进行查看和监控（图6）。

http://www.h3c.com.cn/res/201206/12/20120612_1372442_image006_747529_30008_0.jpg图6. 网管部件中VSI连接信息页面

4）  接入交换机部件，支持CDCP、EVB TLV、VDP的协商，完成二层交换功能等。

测试方面应该重点关注如下功能点：

Ø  边缘交换机能够创建/维护/删除S通道，并实现S通道的RR（Reflective Relay，反射式转发）属性，对服务器收发的报文添加或移除S-tag（图7）；

http://www.h3c.com.cn/res/201206/12/20120612_1372443_image007_747529_30008_0.jpg图7. 交换机上S通道信息

Ø  边缘交换机与服务器能够通过ECP/VDP交互VM当前的状态，将其通知给VSI管理服务器，并将处理结果作为应答发送给服务器；

Ø  VM上线后，交换机能够创建VSI关联接口，在接口上设置流量的管理策略等（图8）；

http://www.h3c.com.cn/res/201206/12/20120612_1372444_image008_747529_30008_0.jpg图8. 交换机上VSI接口信息

Ø  VM删除下线时，交换机能够将对应的策略一一删除，并关闭VSI关联接口。

1.2 关注协议的实现

http://www.h3c.com.cn/res/201206/12/20120612_1372445_image009_747529_30008_0.png图9. EVB架构示意图

如图9所示，EVB技术包含服务器（标准中称Station）和交换机（标准中称Bridge）两方面内容，二者需要通过协商，将VM与接入交换机上的端口策略关联起来，从而实现流量的转发和管理。协议中将这一交互过程分为三个阶段，通过关联的三个协议来实现：

1）CDCP：用于协商建立S通道，由服务器向交换机发起申请。

2）EVB：用于协商S通道能力、VDP时间因子等，由服务器向交换机发起申请。

3）VDP：用于关联VM与交换机端口，当VM向交换机发起关联或者预关联申请时，交换机会向VSI Manager发出申请，请求Manager根据VM的申请中指明的VSI类型和实例号，下发相关的配置。促使交换机为该VM分配关联端口资源，并通过关联端口完成对VM流量的管理。VDP协商技术解决了网络控制无法跟随VM迁移的问题。

在协议测试方面，应重点关注虚拟交换机与物理交换机之间协议的互通性、协商过程的完整性和协商结果的正确性。为了分析和验证协议交互的准确性和正确性，除了借助设备的调试信息、抓包工具等，还可以借助Spirent厂商开发的支持VEPA能力的测试仪组件（图10）对EVB Station进行仿真，对协议报文的交换过程进行模拟。。

http://www.h3c.com.cn/res/201206/12/20120612_1372446_image010_747529_30008_0.png图10. Spirent VEPA界面

2.   挑战二：性能测试

虚拟化环境中，需要考察虚拟交换机是否能够提供与物理交换机类似的性能，通过性能测试来描述系统性能的极限也是非常重要的。

传统的以太网环境中，测试人员通常是借助于测试厂商提供的各种性能测试工具对设备的性能规格进行摸底测试。但由于各主流测试厂商对虚拟化测试工具的开发还处于研究和起步阶段，因此在进行EVB方案的性能测试时，需要我们探索和发现可供性能测试的可靠方法和手段。

2.1 关注转发性能

线速吞吐率及较低的时延一直都是物理以太网交换机的专利，但虚拟以太网交换机却无法与之匹敌。在EVB方案中，应该重点关注EVB方式下虚拟交换机的转发能力、物理交换机启用RR属性后单端口的吞吐率及整机转发能力。 

对此，我们可以借助于STCv（Spirent针对云计算测试开发的虚拟化测试系统Virtual STC）进行。STCv直接运行于Hypervisor上，等同于将硬件测试仪TestCenter虚拟化成一个虚拟端口，运行在服务器虚拟架构上面，可以实现STCv到STCv或STCv到STC的协议仿真及性能和流量测试。图11和图12展示了STCv的应用场景和使用界面。

http://www.h3c.com.cn/res/201206/12/20120612_1372447_image011_747529_30008_0.png图11 STCv 应用场景

http://www.h3c.com.cn/res/201206/12/20120612_1372448_image012_747529_30008_0.jpg图12. STCv 性能测试界面

2.2  规格测试

在虚拟化环境中，由于每台物理主机都囊括了许多虚拟服务器，大幅增加了MAC地址的数量。同时，虚拟机在物理服务器上的动态迁移也要求所有的服务器都能驻留在同一广播域中。两项因素都大幅度提高了对数据中心以太网交换机中以太网表尺寸的要求。因此交换机地址容量应该成为规格测试的重点。

此外，还应该关注交换机的S通道接口数量、VSI接口数量、ACL数量和QoS策略的支持情况。这些测试项可以借助于自动化脚本及测试工具辅助完成。

3.  挑战三：高可靠性测试

可靠性是数据中心解决方案测试中一个关键的长期课题，测试结果的准确性与权威性至关重要。但是对EVB方案来说，没有可供参考的可靠性标准来指导测试，需要根据经验进行判断。

虚拟化EVB环境中，VM的实时迁移特性成为可靠性测试过程中需要重点关注的特性。测试方面应关注VM从负载较重的服务器上迁移以及这些VM上运行的应用情况。该项测试依然可以借助STCv工具辅助完成，使用STCv构造一定的背景流量，在VM（STCv）上仿真一定的业务应用如http、ftp等（如图13所示），此时对VM进行迁移，观察业务流量的中断情况。

http://www.h3c.com.cn/res/201206/12/20120612_1372449_image013_747529_30008_0.png图13. STCv迁移测试界面

结束语

云计算是当今最为热门的计算应用技术，而虚拟化是云计算的基础。随着虚拟化技术的不断开展和应用，新的虚拟化技术不断涌现。对这些新技术的验证和评估都是实施这些新技术的最初步骤。需要不断探索和寻找更强大的测试工具、更精确的测试方法以及更有效的测试手段，来确保测试结果的准确性。