國產化平臺測試方法淺析

中國電子科技集團第三十研究所 張穎 石鑫 張一 肖良木

本文以國產化網絡平臺為基礎，以啟動自檢、網絡處理典型功能和流程為研究對象，探索和總結國產化平臺的測試方法，作為提升國產化設備平臺測試技術的重要參考。

當前主流產品中，從發貨比例及平臺設計架構普適性考慮，優選具有代表性的通用隔離平臺，即國產化系列網絡機平臺進行研究。本文以國產化網絡機平臺為基礎，挑選平臺的典型流程和功能為例進行研究，作為平臺測試方法的探索和嘗試。

1 研究專題介紹

設備平臺測試內容，按照先整體后局部可分為整機和板級。限于篇幅，以下從典型性和通用性角度挑選兩個典型流程和功能進行技術研究介紹：（1）平臺啟動自檢專題：啟動自檢是平臺工作的首要環節，驗證整機部件檢測程序檢錯和容錯的能力，內容包含平臺啟動、部件自檢、固件雙備份等。（2）平臺網絡處理專題：本專題是平臺為上層應用提供網絡處理和協議棧處理功能，內容包含協議預處理、規則匹配、網絡轉發功能等[1]。

2 方法探索與研究

2.1 平臺啟動自檢

2.1.1 原理分析

平臺啟動自檢流程，是設備上電啟動到平臺應用正常工作的全過程，涉及的內容包括Uboot 自檢、操作系統初始化和應用及驅動程序加載三個環節。首先是Uboot 自檢環節；其次是操作系統初始化；最后是平臺應用及各類驅動加載環節。

整個專題主要針對平臺啟動自檢流程的測試方法進行探索和研究，研究內容包括：（1）平臺啟動方式：分為冷啟動和熱啟動；（2）平臺啟動業務分支：合法性驗證，進入不同分支；（3）啟動異常處理：不同啟動階段異常處理。

2.1.2 研究內容

專題研究的具體內容如表1 所示。

表1 專題研究內容Tab.1 The research contents

2.1.3 測試方法本節主要對啟動自檢流程的測試方法進行分析。

（1）前置條件。設備正常開機上電，啟動流程所涉及的軟硬件已就緒。

（2）構建思路。通過Shell 腳本命令執行構造平臺熱啟動，手動或開關機測試儀構造平臺冷啟動，在啟動過程的各個環節構造異常，觀察設備的正常和異常流程處理是否符合設計預期。

（3）測試方法。設備正常啟動引導，通過啟動程序執行，修改啟動程序腳本，使設備處于各個環節，觀察設備是否按照設計做出相應處理。

不同組部件的異常構造方法各有不同，主要歸納為以下幾類方法：

1）物理方法：針對內存、外存組件，采用的是手動拔插存儲器件，通過觀察串口打印輸出和液晶顯示確認自檢結果。

2）腳本方法：首先是修改自檢腳本：針對管理板、EMC 模塊、安防模塊，采用的是修改Shell 自檢腳本的標記位，構造上述模塊自檢失敗，通過觀察串口打印輸出和液晶顯示確認自檢結果；其次是修改啟動腳本：針對FPGA 程序，采用的是修改啟動腳本，構造FPGA 程序不加載，通過觀察串口打印輸出和液晶顯示確認自檢結果。

3）工具方法：針對噪聲源芯片，采用的是撥動撥碼開關，通過觀察串口打印輸出和液晶顯示確認自檢結果。

4）命令方法：針對內核、CPLD、System 組件，采用的是命令行改寫存儲區，通過觀察串口打印輸出確認自檢結果[2]。

（4）結果觀察。主要分為以下幾種方法：

1）物理方法：手動拔插存儲器件，觀察到設備串口打印缺少組部件，液晶屏有相應提示，設備無法正常啟動。

2）腳本方法：首先是修改自檢腳本，管理板、EMC模塊、安防模塊等異常時，設備無法正常啟動；其次是修改啟動腳本，FPGA 程序不加載，設備啟動但無法調用FPGA 接口。

3）工具方法：撥動撥碼開關構造噪聲源異常，設備無法正常啟動，報隨機源異常。

4）命令方法：破壞內核、CPLD、System 組件的存儲區數據，設備檢測到異常并觸發恢復機制。

2.1.4 測試試驗及效果

測試試驗的內容及最終驗證結果如表2 所示。

表2 試驗內容及效果Tab.2 The test contents and results

2.2 平臺網絡處理

2.2.1 原理分析

本專題涉及到平臺網絡業務數據處理流程，包含平臺協議預處理、規則匹配、網絡轉發處理等。以設備工作過程涉及的業務數據流向為例進行簡要介紹。

（1）數據內網單元到外網單元方向處理過程：內網單元收到數據→白名單模塊處理→協議預處理→規則匹配、封裝處理→路由/橋處理、ARP 處理→隔離模塊處理→外網單元分片發出數據。

（2）數據外網單元到內網單元方向處理過程：是以上的逆過程。

2.2.2 研究內容

專題研究的具體內容如表3 所示。

表3 專題研究內容Tab.3 The research contents

2.2.3 測試方法

本節主要是探究業務數據在設備中的處理過程，通過工具-網絡測試儀對其進行測試，以達到測試數據處理過程的正確性。

（1）測試目標。通過使用IXIA 網絡測試儀進行數據傳輸測試，用例覆蓋等價類和邊界值等測試條件。

（2）測試組網。測試環境拓撲圖如圖1 所示。

圖1 測試環境拓撲圖Fig.1 Test environment topology diagram

（3）前置條件。設備進入工作狀態。

（4）構建思路。主要有以下幾點：

1）放開策略：放開規則表策略，使構造的網絡數據包能夠經被測設備轉發。

2）規則確認：通過設備后臺命令查看規則表，確認數據包是否符合規則進行匹配處理。

3）構造數據：使用工具-網絡測試儀構造網絡數據包，覆蓋不同數據包大小：數據包長從64 到1518 逐一遞增，覆蓋邊界，超過MTU 分片；覆蓋不同報文協議號：ALL。

（5）測試方法。主要有以下幾點：

1）策略配置：通過rulecfg 命令在設備后臺配置規則策略，放開規則表策略，使構造的網絡數據包能夠經被測設備轉發。

2）IXIA 參數設置：覆蓋不同數據包大小：數據包長從64 到1518 逐一遞增，覆蓋邊界，超過MTU 分片；覆蓋不同報文協議號：ALL；流量大小按照最大支持帶寬1000M 設置。

3）設備后臺通過tcpdump 工具抓包，分別抓取內網口、外網口、網橋上的數據包，確認數據通斷及數據流向。

（6）結果觀察。主要有以下幾點：

1）策略配置：通過rulecfg 命令查看到策略配置生效。

2）測試儀設置：配置的數據包覆蓋不同的包長和不同的協議號，流量跑滿限速。

3）規則處理：按照規則匹配處理數據包，規則匹配，數據包通；規則不匹配，數據包不通。

4）網絡轉發測試：內網單元發外網單元收，即數據包流向，內網到外網。規則匹配，數據包通；規則不匹配，數據包不通。

5）網絡轉發測試：外網單元發內網單元收，即數據包流向，外網到內網。規則匹配，數據包通；規則不匹配，數據包不通。

6）設備后臺通過tcpdump 工具抓包，分別抓取內網口、外網口、網橋上的數據包，確認數據包的通斷及數據流向是否符合設計預期。

2.2.4 測試試驗及效果

測試試驗的內容及最終驗證結果如表4 所示。

表4 試驗內容及效果Tab.4 The test contents and results

3 結語

通過全國產化網絡機平臺啟動自檢及網絡處理專題的研究，我們積累了平臺設備典型功能和流程的測試方法，作為后續持續優化和開展平臺類測試的技術基礎和經驗參考。