一种基于网络配置文件的FC网络时延特性模拟方法

摘要

本发明提供一种基于网络配置文件的FC网络时延特性模拟方法，属于计算机通信技术。本方法以XML格式的FC网络规划文件作为基础，对FC网络交换机和节点机的连接关系开展正确性校验，对FC网络配置文件进行数据分析和信息提取，建立FC网络节点机和交换机列表，通过对网络数据发送、转发和接收的传输过程进行模拟，实现FC网络特性模拟以及FC网络应用层、链路层端到端时延等的评估。本方法减少手动输入网络设备特性、网络拓扑架构、消息特性等信息的工作量，提高输入文件一致性和正确性，极大的提升了FC网络时延特性模拟的效率。

说明书

技术领域

本公开涉及计算机通信技术领域，尤其涉及一种基于网络配置文件的FC网络时延特性模拟方法。

背景技术

FC(Firber Channel，光纤)网络是一种以FC网络交换机为中心的星型结构网络，通过光纤连接FC网络交换机(后简称交换机)和FC网络节点机(后简称节点机)，根据数据的优先级依次进行发送和转发，以1Gpbs、2Gpbs或更高的传输速率提供FC网络数据通信的高带宽和低延迟性能。

网络仿真是利用数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，通过建立网络设备和网络链路的统计模型，模拟网络流量的传输，从而获取网络设计和优化所需的网络性能数据，达到先于实物开展网络性能分析的目的。网络特性的模拟，是网络仿真的关键。

随着现代航空电子系统功能不断扩展、设备交联关系日益复杂，FC网络拓扑架构和数据交互关系愈发复杂，要进行FC网络特性模拟，需要对FC网路中节点机数据收发特性、网络交互数据特性、交换机转发特性进行模拟。大规模的FC网络特性模拟，则需要大量的模拟数据信息输入，信息之间共用频繁，一般的网络信息输入方法工作量巨大、容易出错，极大的限制了FC网络特性模拟的效率和准确性。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种基于网络配置文件的FC网络时延特性模拟方法，对XML(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)格式的FC网络配置文件中FC网络节点机和FC网络交换机的连接关系信息开展正确性校验，对FC网络配置文件进行数据分析和信息提取，建立FC网络节点机和交换机列表，通过对网络数据发送、转发和接收的传输过程进行模拟，实现FC网络特性模拟以及FC网络应用层、链路层端到端时延等的评估。本方法减少手动输入网络设备特性、网络拓扑架构、消息特性等信息的工作量，提高输入文件一致性和正确性，极大的提升了FC网络时延特性模拟的效率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于网络配置文件的FC网络时延特性模拟方法，包括：

S1、支持外部导入XML格式的FC网络配置文件，并对节点机和交换机的交联关系进行正确性检查；

S2、对FC网络配置文件进行数据分析，建立FC网络节点机列表，建立节点机发送机制和节点机接收机制，开展节点机网络特性模拟；

S3、对FC网络配置文件进行数据分析，建立FC网络交换机列表，建立交换机转发机制和交换机输出机制，开展交换机网络特性模拟；

S4、对仿真消息时间戳进行计算，得到消息应用层端到端的延迟、消息物理链路端到端的延迟和消息在交换机的延迟。

进一步地，所述S1中具体包括：

S101、导入FC网络配置文件；

S102、验证连接节点机的交换机对应端口是否在FC交换机中进行端口使能，若有未使能情况，进行报错并提示错误原因；

S103、验证需要级联的交换机之间级联端口设置是否正确，不正确则进行报错并提示错误原因。

进一步地，所述S2中具体包括：

S201、遍历FC网络配置文件，提取FC节点机信息，建立FC网络节点机列表；

S202、建立节点机发送机制：模拟数据源根据发送消息列表的属性产生仿真消息的发送时间和消息内容；在仿真消息产生时标识仿真消息产生时间戳MsgGentime，将该消息放入到对应分区的发送消息队列中；节点按照发送消息的优先级从每个分区读取仿真消息并进行发送，当仿真消息完成发送时，标识该仿真消息发送时间戳MsgTxtime，依次轮询进行仿真消息的发送；

S203、建立节点机接收机制：仿真消息到达节点后，标识仿真消息到达时间戳MsgArvtime，节点按照该数据的目的应用ID，将该消息放在对应分区的接收缓冲区中，从分区中进行数据接收，标识仿真消息接收时间戳MsgRxtime。

进一步地，所述S3中具体包括：：

S301、遍历FC网络配置文件，提取FC交换机信息，建立FC网络交换机列表；

S302、建立交换机转发机制：模拟数据到达交换机物理端口时，标记仿真消息在交换机的到达时间戳SWInporttime，判断该消息是单播还是组播消息，进行相应的转发模拟将仿真消息存放在对应输出端口的输出队列中；

S303、建立交换机输出机制：交换机每个端口按照仿真消息的优先级从对应输出队列中读取仿真消息并进行输出，标记仿真消息在交换机的输出时间戳SWOutporttime，依次轮询交换机全部使能端口读取仿真消息并进行输出。

进一步地，S4中，消息应用层端到端的延迟、消息物理链路端到端的延迟和消息在交换机延迟的具体计算方法包括：

S401、消息应用层端到端的延迟MsgAppEtEDelay＝仿真消息接收时间戳-仿真消息产生时间戳MsgGentime；

S402、消息物理链路端到端的延迟MsgLinkEtEDelay＝仿真消息到达时间戳MsgArvtime-仿真消息发送时间戳MsgTxtime；

S403、消息在交换机的延迟MsgSwDelay＝仿真消息在交换机的输出时间戳SWOutporttime-仿真消息在交换机的到达时间戳SWInporttime。

本发明的基于网络配置文件的FC网络时延特性模拟方法，支持FC网络配置文件的导入，对FC网络配置文件进行数据分析和信息提取，建立FC网络节点机和交换机列表，通过对网络数据发送、转发和接收的传输过程进行模拟，实现FC网络特性模拟以及FC网络应用层、链路层端到端时延等的评估。本方法减少手动输入网络设备特性、网络拓扑架构、消息特性等信息的工作量，提高输入文件一致性和正确性，极大的提升了FC网络时延特性模拟的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明基于网络配置文件的FC网络时延特性模拟流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

本公开实施例的一种基于网络配置文件的FC网络时延特性模拟方法的实施方式如图1所示，流程如下：

第一步，本发明支持外部导入XML格式的FC网络网络配置文件(后简称FC网络配置文件)，作为FC网络特征模拟的数据来源。为保证特性模拟的正确性，需要对FC网络配置文件中节点机和交换机的交联关系进行正确性检查。步骤依次为：

(1)导入FC网络配置文件，包括FC网络中全部节点机和交换机的配置信息；

(2)验证连接节点机的交换机对应端口是否在FC交换机中进行端口使能，若有未使能情况，进行报错并提示错误原因；

(3)验证需要级联的交换机之间级联端口设置是否正确，不正确则进行报错并提示错误原因。

第二步，对FC网络配置文件进行数据分析，建立FC网络节点机列表，在此列表基础上开展节点机网络特性仿真。步骤依次为：

(1)遍历FC网络配置文件，提取FC节点机信息，建立FC网络节点机列表。该列表包括FC节点机属性、分区、发送消息和接收消息列表，具体定义见表1；

(2)建立节点机发送机制：模拟数据源根据发送消息列表的属性产生仿真消息的发送时间和消息内容。在仿真消息产生时标识仿真消息产生时间戳(MsgGentime)，将其放入到对应分区的发送消息队列中；节点按照发送消息的优先级从每个分区读取仿真消息并进行发送，高优先级的数据先发送。当仿真消息完成发送时，标识该仿真消息发送时间戳(MsgTxtime)，依次轮询进行仿真消息的发送；

(3)建立节点机接收机制：仿真消息到达节点后，标识仿真消息到达时间戳(MsgArvtime)，节点按照该数据的目的应用ID，将该消息放在对应分区的接收缓冲区中，从分区中进行数据接收，标识仿真消息接收时间戳(MsgRxtime)。

表1：FC网络节点机列表

第三步，对FC网络配置文件进行数据分析，建立FC网络交换机列表，在此列表基础上开展交换机网络特性仿真。步骤依次为：

(1)遍历FC网络配置文件，提取FC交换机信息，建立FC网络交换机列表。该列表包括FC交换机属性、级联端口、组播交换列表，具体定义见表2；

(2)建立交换机转发机制：模拟数据到达交换机物理端口时，标记仿真消息在交换机的到达时间戳(SWInporttime)，交换机按照消息的优先级进行转发，高优先级的数据先发送；判断该消息是单播还是组播消息。判断为单播消息，根据模拟消息的目的应用ID(DstAppID)进行模拟路由转发，将该仿真消息存放在输出端口的输出队列中；判断为组播消息，则根据模拟消息的组播配置ID(GroupcastID)查找对应的多个组播端口，并将该仿真消息存放在查找到的组播输出端口的输出队列中；

(3)建立交换机输出机制：交换机每个端口按照仿真消息的优先级从对应输出队列中读取仿真消息并进行输出，标记仿真消息在交换机的输出时间戳(SWOutporttime)。依次轮询交换机全部使能端口读取仿真消息并进行输出。

表2：FC网络交换机列表

第四步，对仿真消息时间戳进行计算(仿真时间戳详见表3)，得到网络特性仿真结果，包括消息应用层端到端的延迟、消息物理链路端到端的延迟和消息在交换机的延迟。具体计算方法：

(1)消息应用层端到端的延迟MsgAppEtEDelay＝仿真消息接收时间戳(MsgRxtime)-仿真消息产生时间戳(MsgGentime)；

(2)消息物理链路端到端的延迟MsgLinkEtEDelay＝仿真消息到达时间戳(MsgArvtime)-仿真消息发送时间戳(MsgTxtime)；

(3)消息在交换机的延迟MsgSwDelay＝仿真消息在交换机的输出时间戳(SWOutporttime)-仿真消息在交换机的到达时间戳(SWInporttime)。

表3：仿真时间戳列表

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。