数据中心测试面临的挑战

对于任何基于时间的测量值来说，知道时间戳分辨率也十分重要。例如，如果延时测量值是1.000μs，而测试仪器具有20ns的时间戳分辨率（签名域中的常用值），那么实际测量的延时可能在0.980~1.020μs之间。在40/100Gbit/s速度时，20ns的分辨率对于测量延时和抖动是不够精确的，或者换句话说，对于看到所有的传输流不够精确。原因是：对于40/100Gbit/s以太网来说，产生一个帧所需时间不到20ns。

一些简单的图示可以更清楚地解释这个问题。如图2所示，当10Gbit/s以太网时，插向媒介64字节帧的最少时间是67.2ns。在这种情况下，由于每一帧上时钟总是要"咔嗒"几次，因此20ns的分辨率足够了。

图2  当10G以太网时

而对于发送速率更高的40/100Gbit/s以太网，20ns时间戳分辨率是不够的。在40Gbit/s的速度下，最小帧插入时间减少到了16.8ns（见图3）。尽管20ns的时间间隔对于测量头几帧足够了，但测试仪器的时钟间隔和帧速率将迅速失步，一个时钟间隔内看到两个帧。

图3  当40G以太网时

在这种情况下，测试仪器可能不能统计所有的帧，更不要说提供这些帧准确的延时和抖动测量值了。

这种情况在100Gbit/s以太网时变得更可怕。在100Gbit/s以太网中，最小帧插入时间减少到了6.72ns。在100Gbit/s速度时，每个20ns时钟间隔始终会出现多个帧（见图4）。

图4  当100G以太网时

在这种情况下，测试仪器几乎变成了瞎子。由于它不能提供每个时钟间隔看到的准确的帧数，因此就不可能提供任何类型的准确的测量值。这种情况出现在这台测试设备提供的所有测量值上――而不只是像延时和抖动等基于时间的指标，而且还包括像吞吐量和顺序帧等关键指标。

显然，40/100Gbit/s以太网需要更细的时间戳分辨率。选择测试设备时的一个关键问题将是测试仪器提供什么水平的精度。

另一个对于40Gbit/s以太网需要考虑的问题是：测试仪器是否能跟踪来自作为单一实体的每个端口的传输流。这个要求可能显得违反直觉，毕竟测试仪器多年来一直提供每个端口的测量值。但是，40Gbit/s以太网的IEEE规范通过将4条10Gbit/s聚合为1条传输流来产生1条40Gbit/s传输流。测试仪器需要重新组装这4条流，可能要以线速度，同时仍提供准确的测量值。适用于40/100Gbit/s以太网的最后一个问题涉及序列计数。

基于FCoE的存储和高带宽视频聚合等应用期望顺序发送的帧能以同样的顺序收到，甚至很小量的重新排序都会导致性能下降。

测试仪器嵌入到每个以太网帧中的签名域包括序列号。测试仪器利用这个序列号跟踪帧次序。鉴于前面讨论的有关时间戳分辨率和重新组装多条流的问题，在评估40/100Gbit/s测试仪器时，有理由询问它们是否能提供对所有帧的全面的序列分析。

5  思博伦提供数据中心整体测试解决方案

数据中心网络设计的新模型利用虚拟和物理组件将多种类型的传输流，即数据、语音、视频、存储整合到一个高速以太网平台上，以整体方式进行协议验证和性能测量，使测试这种复杂的设计得到了大大的简化。

在这种新数据中心模型中，存在着成千上万个连接测试仪器的潜在连接点，这些连接点中一些是虚拟的、一些是物理的。以图5中的3层，即接入、聚合和核心的数据中心设计为例：在接入层以上，这个数据中心设计包括运行在刀片机架上的虚拟服务器以及物理服务器和大型机组合，所有这些系统都通过千兆和10Gbit/s以太网组合连接到聚集层上。接入层还包括一些物理交换机和路由器以及运行在一些刀片机架上的虚拟服务器。聚集层和核心层利用10Gbit/s以太网（以及未来的40/100Gbit/s链路）连接起来的交换机和路由器组合将所有主机与公共Internet连接在一起。

图5  思博伦数据中心整体测试解决方案

整体的测试方式可以帮助了解这种复杂的互联起来的设备的组合。在这种情况下，"整体测试"意味着不仅测量单个数据中心组件，而且还测试整个数据中心的性能并搞清结果含意的能力。整体测试覆盖网络栈的所有层，并测量在数据中心任意路径上传送的传输流。

整体测试解决方案具有以下好处：

●测试仪器提供产生和分析测试传输流的单一的统一环境

测试工程师不需要来自多个应用或测试平台的"后处理"测试结果来刻画整个数据中心的性能。

●测试仪器提供虚拟和物理终端之间的"Any-to-Any"连接性

意味着虚拟服务器之间的测试、物理服务器之间的测试、虚拟或物理网络设备之间的测试，或多个虚拟和物理设备组合的测试。

●流数量可高度扩展来评估数据中心提供的服务质量和体验质量

复杂的数据中心设备可以处理几千或数百万条不同的流，每条流都具有不同的服务水平要求。整体的测试方式使在一个平台上可以产生和分析许多不同的传输流类型。

●整体测试仪器扩展，使来自第N个端口的测量值与来自第1个端口的测量值同样准确

整体方式需要一种当添加测试仪器接口和/或机架时不影响测试结果的测试仪器设计。例如，同一个机架中的两个测试端口之间的延时测量值应当与多个连接在一起的机架上的任意两个测试端口之间的测量结果相同。

●测试仪器可以适应未来的带宽增长

40/100G以太网需要运行在这些速度上的测试接口，它还要求测试仪器能够提供较低速度测试时同样的测量值和同样的精确度。这需要一种从一开始就被设计支持整个数据中心的100Gbit/s速度的测试架构。

简而言之，整体测试意味着测试整个数据中心――这反过来需要一种可以测量作为一个统一的整体的数据中心的性能的测试仪器。