CN114285780B - 一种基于优先级队列的雷达网络测试***及测试方法 - Google Patents

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Abstract

单一的“ping”测试操作只能确定节点的连通性及时延状态,无法确保节点的数据功能正常,不利于雷达***调试过程中故障定位、功能测试、持续性测试等。在实际工作中,雷达***的网络故障是常见的故障之一,其中网络不稳定问题由于故障复现率低、难以确定故障发生时间,给调试工作造成了阻碍,耗费人力和时间。因此,研究高效的网络测试方法对于雷达的调试工作具有重要意义。本发明提出了一种基于优先级队列的雷达网络测试***和测试方法,网络节点采取树形结构存储,测试过程中根据业务类型、吞吐量要求、网络状态等信息,各节点可自适应加入不同的优先级队列。高优先级队列的节点具有更短的测试周期,测试方式灵活。测试过程中,应用时间片轮询算法或队列交织算法对雷达***节点进行连通性测试、报文周期检测、报文内容检测。

Description

一种基于优先级队列的雷达网络测试***及测试方法
技术领域
本发明属于雷达网络测试领域,具体涉及一种基于优先级队列的雷达网络测试***及测试方法。
背景技术
常规网络测试方法依靠Windows***控制台指令“ping+IP地址”,调用***因特网包探测器程序向目的节点发送ICMP请求报文,通过显示在控制台的返回信息,即可判断目的节点是否可达,并推断节点TCP/IP参数设置是否正确,以及运行是否正常、网络是否通畅等状态。但是,该方法测试节点数量有限,不具备***化记录功能,特别是面对大型设备,近百个不同IP地址的网络节点测试无法实现同步进行,操作较为繁琐。此外,单一的“ping”测试操作只能确定节点的连通性及时延状态,无法确保节点的数据功能正常,不利于雷达***调试过程中故障定位、功能测试、持续性测试等。在实际工作中,雷达***的网络故障是常见的故障之一,其中网络不稳定问题由于故障复现率低、难以确定故障发生时间,给调试工作造成了阻碍,耗费人力和时间。因此,研究高效的网络测试方法对于雷达的调试工作具有重要意义。
发明内容
为了克服现有技术中的缺点,本发明提出了一种基于优先级队列的雷达网络测试***及测试方法,网络节点采取树形结构存储,测试过程中根据业务类型、吞吐量要求、网络状态等信息,各节点可自适应加入不同的优先级队列。高优先级队列的节点具有更短的测试周期,测试方式灵活。测试过程中,应用时间片轮询算法或队列交织算法对雷达***节点进行连通性测试、报文周期检测、报文内容检测。基于测试方法开发具有可视化界面的雷达网络测试***,具有节点管理、网络监测,故障记录等功能,可降低大型设备网络测试的繁冗量,增强对网络的全局管理能力。较常规雷达网络测试方法,实现了雷达网络测试智能化、自动化,使用方便且测试效果理想。
测试***是基于 C/S 架构,在不更改测试节点功能的情况下实现对***各节点的测试和记录;测试***具体包括节点信息处理模块、网络测试管理模块、结果处理模块和信息管理模块;其中,
节点信息处理模块为网络测试提供测试对象及必要信息,包括节点信息文件读取模块、树结构的生成模块、优先级队列构建模块;***启动时,节点信息文件读取模块首先读取预先设定好的节点信息文件,包括节点所属的机柜号、插箱号、槽位号、节点IP、节点初始优先级、节点初始测试方式;树结构生成模块基于节点信息文件将节点按照机柜、插箱、槽位生成树结构,叶子节点存储网络节点的各种信息;优先级队列构建模块根据节点初始优先级构建相应的高、中、低优先级队列;
网络测试管理模块包括测试对象选择模块、测试参数定制模块、测试方法选择模块和测试过程控制模块;根据节点信息处理模块获取雷达***的所有节点信息,测试对象选择模块根据实际节点功能状态选取节点进行测试;测试参数定制模块定制测试参数,包括测试次数、测试时间、请求次数、超时值、队列间遍历方式和队列权重;测试方式选择模块根据测试方式信息对测试节点进行测试方式的确定;测试过程控制模块实现测试的开始、暂停、继续和停止;
结果处理模块包括测试状态实时显示模块、调整优先级模块、测试信息统计模块和测试结果处理模块;测试状态实时显示模块在测试过程中实时显示各节点状态信息,根据该信息,调整优先级模块配置相应节点的测试方式及优先级,对功能有连续性要求或故障率高的节点加入更高的优先级队列;测试信息统计模块在测试结束后,显示已测试节点的统计信息,测试结果处理模块完成测试结果的保存、初始化、清屏操作;
信息管理模块包括节点信息查询模块、节点信息更改模块、测试结果查看模块,实现对现有节点信息的查询维护、信息更改和历史测试结果查找。
进一步地,所述的测试方式采用主动测试和被动测试相结合的方式,并可相互切换,其中主动测试应用于节点的连通性测试,报文周期检测和报文内容检测均为被动测试。
基于优先级队列的雷达网络测试***的节点测试方法,测试过程开始时,各待测节点已按照预设优先级加入高、中、低三个优先级队列,采用基于比例公平的时间片轮询方法对优先级队列中的节点进行调度,具体为:队列间节点按照连续时间轮流进行测试,设优先级队列i权重为p i ,具有n个节点,各队列的权重总和表示为P=,定义队列i的时间权重为:
对于给定时间片T,队列i获得的测试时间为:
即在t i 时间内,测试***对处于队列i的各节点采取顺序测试,在***测试总时间内,测试***按照时间相等的时间片对各节点进行轮询测试。
进一步地,还可以采用队列交织方法进行测试,测试过程开始时,各待测节点已按照预设优先级加入高、中、低三个优先级队列,采用基于队列交织方法对优先级队列中的节点进行调度,具体为:队列间节点测试交错进行,设定队列i中节点的连续测试次数为c i c i 根据队列优先级由高至低取值由大到小,从最高优先级队列开始,每进行c i 次该队列节点的测试,则进入下一队列节点的测试,下一节点的测试将选取低一级优先级队列中的节点,每次按照节点顺序进行选取。
本发明的有益效果在于:
本发明能同时对多个***链路并行开展测试,通用性、扩展性强。建立了大型军工综合设备的网络测试规划,网络测试覆盖面全,实现了雷达网络测试智能化、自动化,提高工作效率,测试效果理想。
附图说明
图1为雷达网络测试***总体结构图。
图2为时间片轮询算法示意图。
图3为队列交织算法示意图。
图4为基于优先级队列的节点测试算法流程图。
图5为雷达网络测试***业务流程图。
图6为雷达网络测试模型。
图7为雷达网络***测试***程序界面示意图。
具体实施方式 下面结合附图对本发明做一进步具体描述。
本发明将雷达***各节点信息以树型结构存储,将“ping+IP地址”的因特网包探测器程序与基于UDP报文周期和内容检测的状态监测方法相结合,采用基于优先级队列的节点测试算法,及基于时间片轮询和队列交织的节点遍历策略,应用QT5.9开发了具有可视化界面的雷达网络测试***。
一、雷达网络测试***功能模块划分
本***的功能实现采用了模块化的设计方法,使各模块之间保持松耦合的结构,这样模块间的改动不会造成相互影响或影响很小。本***的具体功能模块划分如下:
节点信息处理模块:包括节点信息文件的读取子模块、树结构的生成子模块、优先级队列构建子模块,为网络测试提供测试对象及必要信息。软件启动时首先读取预先设定好的节点信息文件,其中包括节点所属的机柜号、插箱号、槽位号、节点IP、节点初始优先级(高、中、低,三个等级)、节点初始测试方式(连通性测试、UDP报文内容检测、UDP报文周期监测三种方式中的一种或多种),通过以上信息,软件将节点按照机柜、插箱、槽位生成树结构,叶子节点存储网络节点的各种信息,用指针寻址,便于查询及管理,并加入相应的高、中、低优先级队列。
网络测试管理模块:包括测试对象选择子模块、测试参数定制子模块、测试方法选择子模块、测试过程控制子模块。节点信息处理模块已获取雷达***的所有节点信息,根据实际节点功能状态,选取其中部分节点进行测试,可提高网络测试的针对性及测试效率。测试参数包括测试次数、测试时间、请求次数、超时值、队列间遍历方式、队列权重等,依照实际情况定制测试参数可增加测试的准确性。软件后台根据初始或已更改的测试方式信息对测试节点进行测试方式的确定。最后,测试过程控制可实现测试的开始、暂停、继续和停止。
结果处理模块:包括测试状态实时显示子模块、调整优先级子模块、测试信息统计子模块和测试结果处理子模块。软件在测试过程中实时显示各节点状态信息,根据该信息后台灵活配置相应节点的测试方式及优先级,对功能有连续性要求或故障率高的节点加入更高的优先级队列。测试结束可显示已测试节点的统计信息,此外还提供测试结果的保存、初始化、清屏等操作。
信息管理模块:包括节点信息查询子模块、节点信息更改子模块、测试结果查看子模块,可对现有节点信息进行查询维护、历史测试结果查找,在调试工作中可起到重要作用。
二、雷达网络测试***总体结构设计
本测试***是基于 C/S 架构,即客户端和服务器模式,采用这种模式可以充分发挥客户端的处理和存储能力,可在不更改测试节点功能的情况下,通过装有雷达网络测试***客户端的调试计算机,实现对***各节点的测试和记录。测试方式采用主动测试和被动测试相结合的方式,并可灵活切换,其中主动测试仅应用于节点的连通性测试,报文周期检测和报文内容检测均为被动测试,被动测试的采用不会增加额外的网络流量,不改变网络的拓扑结构,因此不会干扰网络的正常运行,能够避免网络风暴、服务拒绝等安全问题。节点信息、测试结果采用txt文件存储,便于查看和修改。结果保存采用日期-时间作为文件名,可以方便地进行查看操作,本***的具体结构框图如图1所示。
三、基于优先级队列的节点测试算法
针对新型一体化雷达***节点数量大、工作模式多样化的特点,本专利提出了基于优先级队列的节点测试算法,对于重点关注的节点,测试方式更全面、测试频率更高。相比于顺序测试方法,该方法针对性更强,且兼顾关联节点,充分利用资源,提高测试效率。
测试过程开始时,各待测节点已按照预设优先级加入高、中、低三个优先级队列,本专利提出基于比例公平的时间片轮询算法和队列交织算法对优先级队列中的节点进行调度。
基于比例公平的时间片轮询算法:队列间节点按照连续时间轮流进行测试,适用于队列间节点非关联的场景。优先级队列i权重为p i ,具有n i 个节点,各队列的权重总和表示为P=p 1+p 2+p 3,定义队列i的时间权重为:
对于给定时间片T,队列i获得的测试时间为:
即在t i 时间内,测试***对处于队列i的各节点采取顺序测试,在***测试总时间内,测试***按照时间相等的时间片对各节点进行轮询测试,如图2所示。
队列交织算法:队列间节点测试交错进行,适用于队列间节点具有一定关联性的场景。设定队列i中节点的连续测试次数c i ,即每进行c i 次该队列节点的测试,下一节点的测试将选取低一级优先级队列中的节点,每次选取按照顺序进行。例如,当高、中、低优先级队列的连续测试次数分别为3、2、1时,各节点测试顺序如图3所示。
时间片轮询算法中各队列权重初始值分别为5、2、1,时间片长度初始值为30s;队列交织算法中各队列连续测试次数分别为3、2、1。以上各参数可根据实际情况进行人为更改。两种算法为网络测试提供了节点遍历方法,在调试过程中可根据待测节点的实际状态进行手动选择。基于优先级队列的节点测试算法流程如图4所示。
四、***业务流程
本雷达网络测试方法在实际使用过程中,用户仅需选择待测节点并设置测试时间、测试次数等测试参数,测试***便可对相应节点进行自动监控,测试时间达到或用户终止测试时,便可获得测试统计信息,业务流程如图5所示。
根据图6建立测试模型,只要一根千兆网线与交换机相连,机柜1、机柜2等通过网络直接与交换机相连,机柜内光纤网络设备通过光电交换设备转成网络再与交换机连接,计算机实现与机柜内所有设备互联通讯的效果,通过网线实现网络链路全覆盖测试。
测试步骤如下:
步骤1:将设备网络端口通过交换机汇集;
步骤2:将光纤网络端口通过光交换机汇集;
步骤3:将测试计算机连接交换机,并配置相应的IP地址;
步骤4:启用网络测试界面程序如图7,选择“测试设备”, “参数配置”,启用“测试功能”,“日志操作”等,对雷达网络进行持续性自动化测试。
本发明不局限于上述具体的实施方式,本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于优先级队列的雷达网络测试***,其特征在于:测试***是基于 C/S 架构,在不更改测试节点功能的情况下实现对***各节点的测试和记录;测试***具体包括节点信息处理模块、网络测试管理模块、结果处理模块和信息管理模块;其中,
节点信息处理模块为网络测试提供测试对象及必要信息,包括节点信息文件读取模块、树结构的生成模块、优先级队列构建模块;***启动时,节点信息文件读取模块首先读取预先设定好的节点信息文件,包括节点所属的机柜号、插箱号、槽位号、节点IP、节点初始优先级、节点初始测试方式;树结构生成模块基于节点信息文件将节点按照机柜、插箱、槽位生成树结构,叶子节点存储网络节点的各种信息;优先级队列构建模块根据节点初始优先级构建相应的高、中、低优先级队列;
网络测试管理模块包括测试对象选择模块、测试参数定制模块、测试方法选择模块和测试过程控制模块;根据节点信息处理模块获取雷达***的所有节点信息,测试对象选择模块根据实际节点功能状态选取节点进行测试;测试参数定制模块定制测试参数,包括测试次数、测试时间、请求次数、超时值、队列间遍历方式和队列权重;测试方式选择模块根据测试方式信息对测试节点进行测试方式的确定;测试过程控制模块实现测试的开始、暂停、继续和停止;
结果处理模块包括测试状态实时显示模块、调整优先级模块、测试信息统计模块和测试结果处理模块;测试状态实时显示模块在测试过程中实时显示各节点状态信息,根据该信息,调整优先级模块配置相应节点的测试方式及优先级,对功能有连续性要求或故障率高的节点加入更高的优先级队列;测试信息统计模块在测试结束后,显示已测试节点的统计信息,测试结果处理模块完成测试结果的保存、初始化、清屏操作;
信息管理模块包括节点信息查询模块、节点信息更改模块、测试结果查看模块,实现对现有节点信息的查询维护、信息更改和历史测试结果查找。
2.根据权利要求1所述的基于优先级队列的雷达网络测试***,其特征在于:所述的测试方式采用主动测试和被动测试相结合的方式,并可相互切换,其中主动测试应用于节点的连通性测试,报文周期检测和报文内容检测均为被动测试。
3.一种基于权利要求1或2所述的基于优先级队列的雷达网络测试***的节点测试方法,其特征在于:测试过程开始时,各待测节点已按照预设优先级加入高、中、低三个优先级队列,采用基于比例公平的时间片轮询方法对优先级队列中的节点进行调度,具体为:队列间节点按照连续时间轮流进行测试,设优先级队列i权重为p i ,具有n个节点,各队列的权重总和表示为P=,定义队列i的时间权重为:
对于给定时间片T,队列i获得的测试时间为:
即在t i 时间内,测试***对处于队列i的各节点采取顺序测试,在***测试总时间内,测试***按照时间相等的时间片对各节点进行轮询测试。
4.一种基于权利要求1或2所述的基于优先级队列的雷达网络测试***的节点测试方法,其特征在于:测试过程开始时,各待测节点已按照预设优先级加入高、中、低三个优先级队列,采用基于队列交织方法对优先级队列中的节点进行调度,具体为:队列间节点测试交错进行,设定队列i中节点的连续测试次数为c i c i 根据队列优先级由高至低取值由大到小,从最高优先级队列开始,每进行c i 次该队列节点的测试,则进入下一队列节点的测试,下一节点的测试将选取低一级优先级队列中的节点,每次按照节点顺序进行选取。
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