IXIA虚拟化测试技术介绍

1 引言

根据Gartner公司的研究报告，虚拟化和云计算（Cloud Computing）是2009年最为热门的两大技术；根据调查结果显示，有超过50%以上的企业正在进行虚拟化应用的测试，有20%左右的企业表示已经使用了虚拟化技术。

通过对硬件/软件接口的虚拟化，应用层业务可以不受下面所支撑硬件的限制，特别重要的是，通过虚拟化技术，硬件资源的更换或者升级对重要业务可以没有任何影响。所以，虚拟化已经成为数据中心最重要的IT实现技术之一。本文重点介绍虚拟化技术的测试与IXIA相应的解决方案。

2 IXIA虚拟化测试方案

2.1 虚拟化技术概述

虚拟的数据中心结构可以有效提高硬件的使用效率、减少IT人员的工作量，还可以降低固定资产投资与运营成本。但是虚拟化的软件同时也会对业务性能造成一定的下降，额外的时延、存储接入访问变慢的问题会影响到用户体验质量。网络服务上虚拟软件层对性能的影响有多大？在客户操作系统和主机之间的延迟增加了多少？多个虚拟机同时运行之间是否对性能有很大的影响？这些都需要通过严格的测试进行验证。IXIA IxVM就是为满足下一代数据中心虚拟化的测试要求而推出的2~7层测试解决方案。

首先要区分3个概念，即多任务、超线程和虚拟技术，这3种技术的工作原理示意参见图1。从图1可以看到，虚拟化技术（Virtualization）和多任务（Multitasking）、超线程技术（HyperThreading）是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行，而在虚拟化技术中，可以拥有多个操作系统同时运行，每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上。而超线程只是在SMP系统（Symmetric Multi Processing）中单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CPU不能分离，只能协同工作。

图1 多任务、超线程和虚拟化技术原理比较图

IxVM虚拟化测试方案包括5个方面：

●2~3层测试：采用无状态的数据流量测试虚拟交换机VLAN泄露（VLAN Leakage）和QoS等特性。

●4~7层测试：采用应用层有状态的TCP流量验证虚拟网络的性能，采用UDP类型的流媒体数据评估应用层网络的丢包率与故障恢复时间等。

●存储测试：模拟存储设备评估虚拟化系统读/写磁盘速度等性能。

●虚拟化：模拟虚拟机（VM，Virtual Machine）来验证VMotion和其他动态资源对网络性能的影响。

●测试管理：在虚拟化的数据中心架构上管理超过上千个测试引擎。

2.2 IxChariot虚拟化测试方案

由于篇幅的限制，本文主要介绍IxVM IxChariot实现的一些典型测试例，这些测试例可以在传统环境或者虚拟化环境中进行，可以帮助用户快速评估在虚拟化环境下不同供应商硬件和软件的性能优化情况。表1列举了典型的使用IxVM IxChariot进行虚拟环境下业务性能测试的例子。图2是典型的虚拟环境下性能测试的示意图，表1所列举的前5个测试例都可以采用该图的测试环境。

图2 虚拟化环境下性能测试示意图

表1 虚拟化典型性能测试例列表

1）TCP吞吐量测试

最大TCP吞吐量标示了系统或者网络所能够处理或者转发的最大流量，TCP协议被大多数网络服务所采用，操作系统协议栈、设备驱动和硬件通常都会对TCP协议做最好的优化；稳定的TCP协议性能需要高速内存以及网卡与其驱动的紧密集成，在虚拟化环境中，这种紧密集成必须通过虚拟化层才能达到最佳性能。TCP吞吐量测试是其它测试的基础，在该测试项中，测试要求包括：

●两台服务器，每台服务器各自运行一个VM。

●VM网络接口直接桥接到服务器的网卡上。

●IxChariot测试引擎（Performance Endpoint）安装在VM上。

●其它VM不使用或者处于空闲状态以得到一个“基准的”测试结果，在第7个测试例中会专门分析多个VMs的影响。

●同样的硬件和操作系统，首先运行在非虚拟化环境下，比较其与虚拟化环境下的性能差异性。

●对于100Mbit/s~1G接口，采用High_performance_throughput.scr脚本；对于10G接口，采用Ultra_high_performance_throughput.scr脚本。

对于下面其它测试例，具有类似的测试要求与测试步骤，可以联络IXIA工程师获得相应的操作手册。

（2）UDP吞吐量测试

和TCP吞吐量测试类似，UDP吞吐量也能够表示基本的网络性能。但一般情况下，特别是在10G网络中，UDP吞吐量要比TCP吞吐量稍低，这是因为UDP协议栈并没有像TCP协议栈那样得到很好的优化。并且TCP和UDP数据包产生机制也有所不同，应用程序产生UDP数据包是以kB为单位，而网卡转发TCP数据是以MB为单位进行的。该测试项采用udp_throughput.scr的测试脚本。

（3）反应时间测试

反应时间测试，