應(yīng)用層設(shè)備性能測試方法

以IXIA公司4~7層工具IxLoad為例介紹了應(yīng)用層設(shè)備的通用測試方法,著重介紹了應(yīng)用層設(shè)備需要測試的HTTP協(xié)議相關(guān)的5個重要指標(biāo):新建連接速率、并發(fā)連接數(shù)、事務(wù)交易速率、有效吞吐量以及有攻擊流量存在下的混合業(yè)務(wù)測試,并針對每種測試?yán)赡苡龅降膯栴}提供了建議性的解決辦法。

1  引言

應(yīng)用層設(shè)備的性能測試是一個復(fù)雜的任務(wù),需要采用專業(yè)的高性能工具構(gòu)造復(fù)雜和真實的有狀態(tài)應(yīng)用層流量驗證設(shè)備的深度數(shù)據(jù)包檢測(DPI)能力。特別是新一代應(yīng)用層設(shè)備可以處理上千萬級別的并發(fā)TCP 會話,超過百萬級別的TCP新建速度,超過100G的應(yīng)用層吞吐量和千萬級別的用戶數(shù)量。這些高性能設(shè)備需要專業(yè)的測試工具同時仿真多重播放流量(Mulitplay Traffic)全面驗證其性能以及分析管理流量的能力,并且可以得到各種應(yīng)用的用戶體驗質(zhì)量(Quality of Experience ,QoE)指標(biāo),這些業(yè)務(wù)評定指標(biāo)包括:

(1)HTTP:系統(tǒng)能夠處理并發(fā)連接數(shù)的數(shù)量,系統(tǒng)能夠處理連接數(shù)的速率以及頁面訪問的反應(yīng)時間。
(2)FTP:系統(tǒng)上傳和/或下載文件的最大有效吞吐量(Goodput)。
(3)E-mail (POP3,SMTP,IMAP):主要評估網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)能夠處理郵件的速率(每秒鐘發(fā)送或接收郵件的數(shù)量、發(fā)送或接收附件的數(shù)量等)。
(4)Voice:系統(tǒng)處理的IP電話呼叫的語音質(zhì)量(MOS)以及呼叫建立時間。
(5)Video:系統(tǒng)所支持的VoD視頻點播的視頻質(zhì)量(MDI,MOS_V)。
(6)P2P:Peer-to-Peer流量的吞吐量。
(7)DNS:系統(tǒng)所處理的DNS查詢速度和反應(yīng)時間。

還必須要考慮進(jìn)行攻擊流量(Attack Traffic)比如拒絕服務(wù)攻擊(DDoS)的測試,以保證這些異常流量對正常業(yè)務(wù)不會造成影響。

本文以業(yè)界最為流行、應(yīng)用最為廣泛的美國IXIA公司4~7層IxLoad測試工具為例,介紹最為常見的HTTP協(xié)議相關(guān)測試項目、測試方法和測試結(jié)果分析等,這些都是應(yīng)用層設(shè)備最為基本也最為常見的測試項目。需要說明的是,雖然是以IXIA IxLoad為例進(jìn)行介紹的,但是相應(yīng)的測試方法和結(jié)果分析是通用的。這些測試項目包括最大HTTP新建連接速率(Maximum Connection per Second),最大HTTP并發(fā)連接數(shù)量(Maximum Concurrent Connection),最大HTTP 事務(wù)交易速率(Maximum Transactions per Second),最大HTTP吞吐量(Maximum Throughput),在有DDoS攻擊流量下的性能(Application Forwarding Performance Under DoS Attacks)。

2  IXIA IxLoad支持協(xié)議以及特性介紹

美國IXIA公司IxLoad是目前業(yè)界最全面的測試應(yīng)用層業(yè)務(wù)的可擴(kuò)展性、高集成度測試方案,最為顯著的技術(shù)特點包括:

(1)一個應(yīng)用程序仿真超過20種應(yīng)用層業(yè)務(wù)。包括:

●數(shù)據(jù)業(yè)務(wù):TCP協(xié)議性能,UDP協(xié)議性能,HTTP (1.0/1.1),SSLv2,SSLv3,TLSv1,F(xiàn)TP,SMTP,POP3,IMAP,RTSP/RTP,Telnet,DNS,DHCP,LDAP,Tracefile Replay,SSH Client,Radius Client,Application Replay,CIFS,P2P。
●語音業(yè)務(wù):SIP,MGCP,H.323,H.248,SGCP (Skinny)。
●DDoS和漏洞掃描(Vulnerability Attacks)。
●Web應(yīng)用測試。
●視頻業(yè)務(wù):Channel Zapping,Broadcast TV and VOD,IGMPv1/v2/v3,MLDv1/v2,RTSP/RTP。
●高級網(wǎng)絡(luò)接入方式:PPPoE,L2TP,IPSec,DHCP (Including Option 82),VLANs (802.1Q,QinQ,802.1p),GTP。

(2)極高的性能:最新推出的Acceleron NP高性能模塊在匯聚模式下,一個物理端口可以產(chǎn)生超過80萬的真實完整HTTP新建連接速率,或者1000萬的HTTP并發(fā)連接數(shù),并且可方便擴(kuò)展到幾百萬用戶的仿真,在相同的物理空間下,IXIA可提供遠(yuǎn)超過競爭對手的性能指標(biāo)。

(3)與現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)一樣的仿真真實用戶行為:可以基于每一個用戶進(jìn)行業(yè)務(wù)仿真和QoE質(zhì)量分析。

(4)對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的重要組成部分進(jìn)行性能評估:AAA/RADIUS services,DNS,DHCP,LDAP。

(5)可以產(chǎn)生異;蛘叻欠髁繉υO(shè)備的安全性進(jìn)行評估。

3  主要測試項目

3.1  最大HTTP新建連接速率(Maximum Connection per Second)

由于TCP拆連接有多種方法,所以有多種途徑來測試最大HTTP新建連接速率。

(1)首先TCP連接建立(SYN,SYN-ACK,ACK),然后是一個完整的包括請求和回應(yīng)的7層交易過程,最后為TCP拆除連接(FIN,ACK)。

(2)首先TCP連接建立(SYN,SYN-ACK,ACK),然后是一個部分或者不完整的7層交易請求,最后為TCP拆除連接(FIN,ACK)。

(3)首先TCP連接建立(SYN,SYN-ACK,ACK),然后是一個部分或者不完整的7層交易請求,最后為TCP連接直接復(fù)位(Reset)。

最為理想的方式為第一種,因為其包含了完整的成功7層協(xié)議交互過程。但是對于僅關(guān)心4層TCP性能的設(shè)備來說,第二種方式比較合適。第三種方式常用于強(qiáng)制拆除TCP連接下被測設(shè)備的壓力測試。該測試至少需要客戶端和服務(wù)器端各一個端口,HTTP客戶端流量通過被測設(shè)備到達(dá)HTTP 服務(wù)器端,圖1是測試連接的示意。

圖1  應(yīng)用層設(shè)備測試示意圖

表1是進(jìn)行HTTP新建連接速率測試時通常設(shè)置的參數(shù)表,這些典型參數(shù)設(shè)置仿真了網(wǎng)絡(luò)中典型的HTTP應(yīng)用情況,可以在實驗室里面驗證被測設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的HTTP新建連接速率性能表現(xiàn)。表2總結(jié)了一些典型的應(yīng)用場景,根據(jù)被測設(shè)備的類型以及不同的工作模式,用上述參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并進(jìn)行測試。

表1  HTTP新建連接速率測試時建議IxLoad參數(shù)設(shè)置

表2  被測設(shè)備典型的工作模式與建議配置

具體采用IxLoad進(jìn)行測試設(shè)置的步驟,可以聯(lián)絡(luò)IXIA公司得到操作指導(dǎo)書,測試的目的是能夠得到預(yù)期的結(jié)果并能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的各種異;蛘邌栴}提供分析和幫助,表3是HTTP新建連接數(shù)測試所關(guān)注的關(guān)鍵指標(biāo)。在測試過程中或者測試結(jié)束后,如果觀察到測試結(jié)果和預(yù)期的不一致,可能是參數(shù)配置的問題,需要通過一些途徑進(jìn)行分析,表4是該測試任務(wù)可能遇到的問題以及建議性的解決辦法。

表3  HTTP新建連接數(shù)測試所關(guān)注的關(guān)鍵指標(biāo)

表4  可能遇到的問題與建議的解決辦法

3.2  最大HTTP并發(fā)連接數(shù)量(Maximum Concurrent Connection)

該指標(biāo)主要用于測試被測設(shè)備能夠維持的最大激活的TCP Session的數(shù)量,該過程是首先通過SYN,SYN-ACK,ACK的TCP三次握手建立TCP連接,然后執(zhí)行7層的數(shù)據(jù)交互過程,最后拆除TCP連接。一般情況下,設(shè)備的最大并發(fā)連接數(shù)和設(shè)備的存儲空間有關(guān),該值越大,能夠維持的連接數(shù)就越多。測試連接見圖1,表5是在進(jìn)行該項目測試時推薦的參數(shù)設(shè)置值。被測設(shè)備有多種工作模式,表2中列出來的參數(shù)同樣適用于該測試。同樣,表3中列出來的也是并發(fā)連接數(shù)測試所需要的關(guān)鍵指標(biāo)。

表5  最大HTTP并發(fā)連接數(shù)量建議IxLoad參數(shù)設(shè)置

為了驗證被測設(shè)備是否達(dá)到最大HTTP新建速率的限制,可以在IxLoad 時延的統(tǒng)計結(jié)果里面TTFB(Time to First Byte)參數(shù),在圖2的例子中,TTFB在“Ramp Up”階段能夠處理大量的連接請求,隨后連接時間(Connection Time)和TTFB值的增大反應(yīng)了被測設(shè)備處理速度的減緩。表6是該測試任務(wù)可能遇到的問題以及建議解決辦法。

圖2  IxLoad測試結(jié)果中TTFB測試示意

表6  可能遇到的問題與建議的解決辦法

 

   來源:電信網(wǎng)技術(shù)
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