【摘要】

     ANT是国防科大网络系统组开发的一款基于FAST的轻量级网络测试分析器。在v1版本中,用户可利用OpenBox-S4 (基于Zynq 7000) 对吞吐、丢包以及精确时延进行精准测量。更重要的是,由于采用了FPGA-CPUs的高可编程架构,ANT可根据用户的定制化需求进行敏捷迭代开发,具有功能可定制、轻量级、低成本的特点,适合小型研究机构与初创公司进行网络性能与功能的测试与分析

 

【动机】

    目前在很多网络研究与研发工作中,需要对设备的性能、功能进行测试与验证。其中大部分测试与验证工作均基于网络测试仪完成。然而:

    1.随着网络领域技术的更新与迭代速度加快,商用网络测试仪很难跟上网络技术新协议的发展速度,这就需要用户购买新的产品,成本高昂;

    2.商用网络测试仪是一种昂贵设备,很多研究机构无法负担昂贵费用,但却需要网络测试仪对受测设备进行性能与功能测试;

    3.目前大多数商用的网络测试仪设备沉重,难以携带,从而对用户的使用造成一定的困难。

表一 ANT v1所支持的常用测试功能,实现基本网络性能测试

功能 可调参数 实例
吞吐率测试 报文大小、协议类型 测量某设备对大小为64B-1460B间满足泊松分布的报文处理的吞吐率。
时延测试 报文大小、协议类型、发送速率 测量在10Gbps发送速率下64B报文的P99时延。
丢包率测试 报文大小、协议类型、发送速率 测试在10Gbps发送速率下256B大小报文的平均丢包率。

    而同时我们也观察到,在绝大多数情况下,用户仅会使用网络测试仪中几个主要功能对设备性能进行测试(吞吐率、时延、与丢包率等),而这些功能:

    1.在基于更加廉价的FPGA-CPU平台实现可行性极高,并且能够进行场景需求进行敏捷开发;

    2.另外,由于FPGA-CPU平台本身具有的良好的可编程性,通过高可扩展的FAST架构,能够在其中方便地添加新的定制测试功能;

    3.最后,由于成本远远低于绝大多数商用网络测试仪,这使其很容易受到很多中小研究机构以及初创公司的欢迎。

 

【从OSNT说开来】

    ANT利用了FAST本身基于FPGA+多核CPU的架构,作为一种可定制、轻量级、低成本的网络测试,有能力为研究机构与企业提供一种更加高性价比的网络测试解决方案。

图一:OSNT [1] 通过多条流水线实现pkt generation/ pkt monitoring的功能

图二:ANT通过在FAST五级通用流水线中插入SCMPGM,实现基于FAST的网络测试功能

    同样作为一款基于FPGA-CPUs的开源网络测试仪,来自剑桥大学System Group在2014年的OSNT项目[1]就不得不提。同样作为开源网络测试仪,ANT相比较OSNT,在实现上有着几点明显的优势:

    1.借助FAST在FPGA中提供的多级流水线通用模块的抽象,ANT仅通过插入2级流水线模块便实现了网络测试的功能,开发难度大大降低

    2.由于在FASTUM中引入了MID (module ID),ANT可以做到多条逻辑流水线(pktgeneration/ pkt monitoring)在物理实现上重用,从而大大减小硬件资源开销。

 

    这些优势使得ANT能够更容易借助有限的硬件资源实现用户定制的网络测试功能,这也是我们在网络技术飞速发展的当前设计ANT这样一款开源网络测试仪的初衷。

【欢迎issue

    目前ANT已在github上进行开源(https://github.com/Winters123/antDev),试用者可通过README中提示使用。同时,项目作者也欢迎试用者与潜在使用者针对感兴趣的网络测试功能进行issue,从而使ANT能够为更好地为开源社区服务。

 

若你喜欢ANT项目,千万别忘了star一下它!

 

[1] OSNT: OpenSource Network Tester. IEEE Network, 2014, 28(5):6-12


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