結合虛擬機構建模塊化的網絡測試平臺

潘 藝 鵬

(廈門大學 信息與網絡中心，福建 廈門 361005)

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結合虛擬機構建模塊化的網絡測試平臺

潘 藝 鵬

(廈門大學 信息與網絡中心，福建 廈門 361005)

網絡管理員每進行一次設備測試時需要組建一個新的測試環境，不同的設備測試就需要組建不同的測試環境，這些重復組建的工作造成大量人力和時間的浪費。將測試環境按承載功能進行模塊化設計，功能模塊內不同設備組合在一起實現一個網絡功能，這樣的功能模塊就能在不同的測試環境中直接利用，而不需要再次組建。管理員通過構建模塊化的網絡測試平臺，在很大程度上提高了網絡測試時的工作效率。同時，利用虛擬化技術簡化終端電腦的部署，在一臺虛擬服務器里虛擬出測試服務器和電腦，減少了實驗室里電腦的使用數量，既提高實驗室服務器的使用率，也減少實驗室的經濟成本。通過該測試平臺，完成2臺網絡認證設備的測試工作，同以往相比，大大縮短了測試時間。

網絡管理; 網絡測試; 模塊化; 虛擬機; VMware; ESX Server

0 引 言

在校園網管理中，管理員需對擬要部署的新設備做測試，這類測試必須在網絡實驗室中進行以避免對業務網絡的影響。但在實驗室里進行測試時存在一些問題：每次測試都需要組建一個新的測試網絡，多次重復性的組建工作造成了人力和時間的浪費；不同的測試項目對服務器和電腦有不同的配置需求，這就需要在實驗室里備置大量的電腦，造成設備閑置和浪費，也增加了實驗室的成本費用。

為了解決上述問題，采用虛擬化技術，在一臺物理服務器里虛擬出測試所需的服務器和電腦，既提高了設備的使用率又減少設備的備置成本。在這個基礎上，將測試環境按校園網、測試設備、虛擬機服務器等部分進行模塊化設計[1-2]，模塊之間設置固定的互聯鏈路，利用模塊設計實現功能的重復利用價值[3-4]，進行不同的測試時，只需要變更測試設備，無需重新組建測試環境，這就大大提高管理員測試的工作效率。

1 虛擬機技術與應用

虛擬機是指通過虛擬化技術將1臺計算機虛擬為多臺邏輯計算機，每1臺邏輯計算機都有一套獨立的虛擬硬件，每個邏輯計算機可運行不同的操作系統，并且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響。在構建的模塊化測試平臺中，虛擬機技術使得服務器和終端電腦部分能夠整合到一個模塊中。

目前，在國內有很多利用虛擬機技術建設的實驗室或教學平臺，如建設網絡工程虛擬實驗室[5]，建設虛擬計算機實驗系統[6-7]；建設實驗教學平臺[8-9]、網絡實驗平臺[10-11]，完成專業課程的教學[12-13]等等，在一臺虛擬機服務器中利用模板文件虛擬出電腦和服務器，既可以提高設備的使用率，也減輕了實驗室的經濟成本[14]；既讓實驗室里電腦的部署更簡潔美觀，也讓教師的上課指導更清晰易懂。

虛擬機有兩種類型：即Type I VMM和Type II VMM[15]，Type I VMM是在操作系統之前預先安裝，然后在此虛擬機監視器上安裝客戶操作系統，它可以在硬件支持下擁有最佳性能，如IBM VM/370，VMware ESX Server，Citrix XenServer，Microsoft Hyper-V，Denali等。Type II VMM則是安裝在已有的主機操作系統(宿主操作系統)之上，此類虛擬機監視器通過宿主主操作系統來管理和訪問各類資源(如文件和各類I/O設備等)，如VMware Workstation、Microsoft Virtual Server，Parallel Workstation等。

Type I的VMM是一個存在于操作系統下面的軟件層，直接位于硬件之上，不需要自己驅動，能利用支持帶虛擬化的處理器。這種模型保證虛擬機最大限度地提高性能，并能使虛擬機以真實機運行的速度運行。基于上述特點，Type I VMM在生產及企業級應用中被普遍采用，目前主流的服務器虛擬化平臺產品都采用這種技術。因此，本文采用的是Type I VMM模型的VMware ESX Server。

2 模塊化網絡測試平臺構建

2.1 測試平臺拓撲結構

測試平臺由包含虛擬機服務器、網絡測試設備、校園網、帶外管理系統、擴展網絡等6個功能模塊組成，服務器與網絡測試設備是平臺的核心部分。拓撲結構如圖1所示。

圖1 測試平臺結構拓撲圖

(1) 虛擬機模塊。該模塊可實現模擬服務器與終端用戶的功能，由1臺服務器和1臺交換機組成。服務器應具有兩個網絡接口，其中一個作為服務器的管理接口，接入到校園網；另一個作為數據接口，接入測試環境。服務器安裝虛擬機軟件(本例中采用VMware ESX Server作虛擬機軟件，本模塊簡稱ESX服務器)，ESX服務器虛擬出3臺服務器與2臺終端電腦，服務器用來安裝測試用的認證平臺與數據庫，終端電腦則分別安裝XP和Win7操作系統，用來模擬終端用戶。ESX服務器內有一臺虛擬交換機(Vswitch)，在該交換機上設置多個VM NETWORK組，每個VM NETWORK組帶有不同的VLAN TAG，每臺虛擬機的虛擬網口加入到相應的VM NETOWRK中；Vswitch映射到ESX服務器的數據接口，并與交換機Lswitch相連，Vswtich與Lswitch之間通過TRUNK鏈路相連。

Lswitch內的端口配置與Vswitch相對應的VLAN，Lswitch交換機與網絡測試模塊相連，因此服務器內的虛擬機流量就能與測試設備模塊互通。由于測試的服務器需要同校園網直接相連，因此Lswitch又與模塊三的測試平臺邊界設備互聯。

(2) 測試設備模塊。該模塊承載測試設備連通的作用，與測試平臺邊界路由器、虛擬機模塊均有互聯。它由網絡測試設備和交換機組成，網絡測試設備是模塊核心。交換機部分最真實地模擬出校園網用戶接入的網絡結構，設有兩臺交換機分別作為接入交換機Aswitch和匯聚交換機Cswtich，Aswitch與虛擬機模塊的Lswitch相連，因此模塊一里的虛擬終端用戶流量就能接入至測試設備。

本模塊的優點是在做多設備的橫向測試時，只要更換測試設備就能夠重新開始新的測試，不需要再對其它環境做改動，保證測試環境的一致。

(3) 測試平臺邊界模塊。該模塊承載測試平臺與校園網互聯的作用，通過邊界模塊，還能將測試平臺的網絡與校園網隔離，使測試環境內的網絡流量不會直接影響到校園網絡，并且校園網核心設備的配置需求也將移至該模塊，從而減少了核心設備配置出錯的風險。因此，該模塊的核心設備是1臺與校園網核心設備性能和功能相當，具備三層功能的設備。

(4) 校園網模塊。該模塊可實現校園網和互聯網接入的作用，既能為測試虛擬服務器提供正式的后臺數據庫資源，也能驗證終端用戶能否上網的效果。

(5) 帶外管理模塊。該模塊可提供網絡設備console接口的遠程管理功能，測試人員通過本模塊就能遠程對測試環境中的網絡設備進行配置，網絡配置就不用被局限在測試實驗室中。使測試變得更為簡便。

(6) 擴展網絡模塊。該模塊是為測試設備預留的外部接口，用來滿足測試項目的其他需求，如，本例測試中，需要與運營商網絡進行多出口的測試，在該模塊就設置為ChinaNet的網絡接入環境。

2.2 校園網上網認證測試案例

測試平臺的基礎配置，包括VLAN與IP地址規劃、三層路由配置、二層交換機配置、服務器及虛擬機的網絡配置，以拓撲圖為例，在完成校園網PPPoE認證測試時的主要配置內容如下所述。

2.2.1 VLAN與IP地址規劃

網絡測試平臺中共用到4個類型的網段，分別是服務器地址、終端用戶地址、設備互聯地址、設備帶外管理地址，每個地址段對應一個VLAN，配置如下：

(1) 服務器地址段為172.17.1.0/24、172.17.2.0/24，網關配置在模塊三的LCORE上，分別對應VLAN1、VLAN2；

(2) 終端用戶地址為10.31.23.0/24、10.31.24.0/24，網關配置在模塊二的測試設備上，分別對應VLAN23、VLAN24，VLAN23作為可直接接入使用的用戶地址段，使用靜態地址；VLAN24作為正常用戶地址段，需要DHCP自動分發地址；

(3) 設備互聯地址為172.17.0.0/30、172.17.0.4/30，分別作為校園網核心CORE與模塊三LCORE，LCORE與測試設備的互聯地址；

(4) 設備帶外管理地址為172.17.218.89、172.17.218.90，分別作為ESX服務器與帶外管理設備的管理地址，便于遠程控制。

2.2.2 三層路由器配置

三層路由器連接測試平臺網段與外部校園網，需要進行網段路由的配置。本測試中，在校園網核心CORE與LCORE、LCORE與測試設備之間的連接均使用路由模式，采用靜態路由方式配置，以減少測試網段動態路由震蕩對校園網的影響。

2.2.3 二層交換機配置

二層交換機是保證數據連通的重要渠道，因此，二層交換機之間的連接和配置需要仔細規劃，在拓撲圖1中，Lswitch交換機用于映射Vswitch，將ESX服務器內的各臺虛擬機的流量分流到各測試模塊；Aswitch是模擬校園網接入交換機，VLAN23作為可直接接入使用的用戶，與VLAN24分開接入Cswtich，這幾臺交換機的配置如表1～3所示。

表1 Vswitch交換機配置一覽表

表2 Lswitch交換機配置一覽表

表3 Aswitch交換機配置一覽表

2.2.4 虛擬機網絡配置

測試需要3臺服務器和2臺電腦，因此，如圖1所示，在虛擬機里部署了3臺服務器，地址設為172.17.1.11、172.17.2.11、172.17.2.12；部署了2臺電腦，將虛擬電腦PC1網絡適配器本地連接屬性菜單中的IP地址設置為10.31.23.2/24。PC2用于測試自動獲取IP地址，因此不設置靜態的IP地址。

2.2.5 測試結論

利用上述的測試平臺，完成了兩臺認證設備的橫向測試比較，同以往相比，省去了重復組建網絡環境的步驟，大大縮短了測試時間。另外，通過帶外管理平臺和虛擬機的管理接口，管理員通過校園網就能遠程進行項目測試，而不用將自己局限在實驗室里，為管理員提供了便利之余也在一定程度上提高了工作效率。

3 結 語

本文介紹了通過結合虛擬化技術搭建的模塊化網絡測試平臺，模塊化的設計可以讓工作人員重復利用網絡測試環境，提高工作效率。而虛擬化技術的應用既方便電腦和服務器的安裝，也可以減少實驗室里終端以及服務器實體機數量，節約了實驗室成本。因此，該平臺的應用對實驗室的管理及網絡管理員的日常工作具有非常重要的意義。

[1] 百度百科.模塊化[EB/OL].baike.baidu.com,[2014-6-26].http://baike.baidu.com/view/182267.htm?fr=Aladdin.網頁.

[2] 百度百科.模塊化設計[EB/OL].baike.baidu.com,[2014-6-26].http://baike.baidu.com/view/189730.htm?fr=aladdin.網頁.

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Building the Modular Network Test Platform with Virtual Machines

PANYi-peng

(Information and Network Center, Xiamen University, Xiamen 361005, China)

Network administrators need to set up a new test environment to test a new device. Different devices need different test environments. These repetitive works waste lots of manpower and time. By building a modular network test platform, administrators can reduce repetitive works and improve their work efficiency. Using virtualization technology to deploy servers and computers can also improve the utilization of the lab server and reduce the economic cost of the laboratory. In this test platform, the administrator completed two network authentication device testing. Compared to the past, it can greatly reduce the test time.

network management; network test; modular; virtual machine; VMware ESX Server

2014-07-07

潘藝鵬(1982-)，男，福建泉州人，工程師,研究方向：計算機網絡。Tel.:15960222082;E-mail: ypp@xmu.edu.cn

TP 393.1

A

1006-7167(2015)01-0084-03