本發(fā)明涉及片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的測試方法，尤其是涉及一種基于路徑分析的2dmesh片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的測試方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體技術(shù)以及集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，單個(gè)芯片中ip(intellectualproperty)核數(shù)量越來越多，基于片上總線的系統(tǒng)芯片(system-on-chip，soc)在設(shè)計(jì)上遇到了全局時(shí)鐘難以同步、地址空間有限、無法支持多節(jié)點(diǎn)并行通訊與系統(tǒng)拓展不夠靈活等問題，嚴(yán)重制約了集成在單一芯片上的ip核規(guī)模及系統(tǒng)性能。片上網(wǎng)絡(luò)(network-on-chip，noc)是片上系統(tǒng)一種新的通信方式，其利用分布式系統(tǒng)的通信方式，通過路由和分組交換的方式通信，能很好地適應(yīng)在復(fù)雜soc設(shè)計(jì)中常使用的全局異步局部同步的時(shí)鐘機(jī)制，并具有良好的可伸縮性和可拓展性。

片上網(wǎng)絡(luò)由資源節(jié)點(diǎn)、通訊節(jié)點(diǎn)(交換機(jī))、通道和資源網(wǎng)絡(luò)接口組成，為了讓片上網(wǎng)絡(luò)有效應(yīng)用于復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)，必須要對片上網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試。對noc的測試包括對ip核的測試，對網(wǎng)絡(luò)中的連接鏈路的測試，以及對交換機(jī)的測試。noc交換機(jī)制測試的重要性能指標(biāo)有硬件成本、故障覆蓋率及測試時(shí)間。

交換機(jī)是2dmesh片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的核心部件，其是否能正常工作直接影響整個(gè)片上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能，因而對交換機(jī)的測試是片上網(wǎng)絡(luò)測試的焦點(diǎn)問題?，F(xiàn)有的片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)測試方法存在硬件成本過高、故障覆蓋率不夠或測試包數(shù)量過多等問題，影響了測試性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種低硬件成本、高故障覆蓋率的基于路徑分析的2dmesh片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)測試方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于路徑分析的2dmesh片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)測試方法，包括以下步驟：

1)構(gòu)建故障字典；

2)確定作為測試入口和測試出口的交換機(jī)，在測試入口處生成測試包，每個(gè)收到所述測試包的交換機(jī)復(fù)制所述測試包，并按xy和yx路由算法發(fā)出，記錄路由方向；

3)在測試出口處記錄所有到達(dá)該測試出口的測試包，獲得所有測試包的路徑信息，獲得一實(shí)際路徑集合；

4)將所述實(shí)際路徑集合與故障字典進(jìn)行匹配，確定故障交接機(jī)。

所述構(gòu)建故障字典具體為：

預(yù)測每個(gè)交換機(jī)發(fā)生故障時(shí)，由測試入口處生成的測試包按xy和yx路由算法到達(dá)測試出口處的所有路徑信息，建立相應(yīng)類二叉樹結(jié)構(gòu)，獲取每個(gè)類二叉樹結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)到所有葉節(jié)點(diǎn)的所有路徑，獲得的路徑集合放入故障字典的對應(yīng)故障交接機(jī)單元中。

交換機(jī)發(fā)生的故障為固定輸出接口型故障，所述固定輸出接口型故障的類型包括stuck-ateast、stuck-atwest、stuck-atsouth、stuck-atnorth和stuck-atprocessor。

采用差別記錄法將獲得的路徑集合放入故障字典的對應(yīng)故障交接機(jī)單元中，所述差別記錄法具體為：

將所述路徑集合與無故障路徑集合的每條路徑進(jìn)行比較，將與無故障路徑集合不同的路徑記為故障路徑存入故障字典的對應(yīng)故障交接機(jī)單元中，并在故障路徑后添加改變位。

所述改變位為0或1，0表示與無故障路徑相比此故障路徑是減少的，1表示與無故障路徑相比此故障路徑是增加的。

采用重復(fù)路徑結(jié)合法將獲得的路徑集合放入故障字典的對應(yīng)故障交接機(jī)單元中，所述重復(fù)路徑結(jié)合法具體為：

對所述路徑集合進(jìn)行處理，路徑集合中的重復(fù)路徑僅保留一個(gè)，其他刪除，將處理后的路徑集合放入故障字典的對應(yīng)故障交接機(jī)單元中。

對所述路徑集合進(jìn)行處理時(shí)，在路徑集合中的每條路徑后添加用于記錄該路徑重復(fù)次數(shù)的標(biāo)志位。

在構(gòu)建故障字典時(shí)，測試入口和測試出口分別同時(shí)作為測試出口和測試入口。

所述記錄路由方向時(shí)，分別用1、2、3、4、5表示east、north、west、south、processor五個(gè)方向。

所述故障字典采用離線方式構(gòu)建。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)所需測試包數(shù)量是片上網(wǎng)絡(luò)測試的重要指標(biāo)，由于洪泛算法每個(gè)交換機(jī)需要將測試包復(fù)制兩份發(fā)出，而本發(fā)明方法僅需要將測試包復(fù)制一份，因而避免了不必要的測試包的浪費(fèi)。

2)本發(fā)明采用xy和yx路由算法相結(jié)合的路由算法，并從兩個(gè)方向相互發(fā)送測試包，可以在保證故障覆蓋率100％的情況下有效減少由洪泛算法造成的測試包的浪費(fèi)。

3)相比于基于掃描鏈、基于內(nèi)建自測試、基于自測試交換機(jī)等診斷方法，本發(fā)明方法僅需要記錄測試包發(fā)送方向的硬件，而不需要基于交換機(jī)封裝器、內(nèi)建自測試硬件及分散檢測法、交換機(jī)計(jì)數(shù)法和被困信息包檢測法相應(yīng)的測試硬件，因而其所增加的硬件成本相對較低。

4)由于確定了片上網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模之后，就可以通過預(yù)測每個(gè)交換機(jī)發(fā)生每種固定輸出接口型故障時(shí)所有按xy和yx路由算法到達(dá)測試出口處的路徑信息的方式來建立故障字典，因而故障字典的建立可以是離線的。因此，整個(gè)診斷過程是測試包開始注入到獲得故障字典匹配結(jié)果的過程，而不需要考慮故障字典的建立，因而該本發(fā)明方法具有較強(qiáng)的延展性。

附圖說明

圖1為xy路由算法原理示意圖；

圖2為yx路由算法原理示意圖；

圖3為測試測試包生成策略示意圖；

圖4為本發(fā)明測試方法的流程示意圖；

圖5為路徑信息類二叉樹結(jié)構(gòu)的建立和獲取路徑原理示意圖；

圖6為2dmesh片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)固定輸出接口型故障下tas1到tas2的故障字典示意圖；

圖7為2dmesh片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)固定輸出接口型故障下tas2到tas1的故障字典示意圖；

圖8為差別記錄法流程示意圖；

圖9為重復(fù)路徑結(jié)合法流程示意圖；

圖10為在noxim中實(shí)現(xiàn)測試方法的流程示意圖；

圖11為測試包的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為noxim數(shù)據(jù)包生成步驟示意圖；

圖13為測試包生成方式示意圖；

圖14為路由功能函數(shù)route()的原理示意圖；

圖15為各種測試方法硬件成本增加率比較結(jié)果圖；

圖16為故障字典優(yōu)化方法的內(nèi)存空間優(yōu)化率結(jié)果圖；

圖17為故障字典優(yōu)化方法的診斷時(shí)間優(yōu)化率結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

一、路徑分析測試方法

本實(shí)施例提供的測試方法采用了一種高層次片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的故障模型——固定輸出接口型故障模型。在片上網(wǎng)絡(luò)中，從功能角度看，交換機(jī)發(fā)生控制故障的表現(xiàn)形式是數(shù)據(jù)包被發(fā)送到一個(gè)錯(cuò)誤的輸出接口。建立的控制故障類型是固定輸出接口型故障，即交換機(jī)收到的所有數(shù)據(jù)包都會(huì)被發(fā)送至同一輸出接口。因此，定義以下含有五個(gè)固定型方向的故障模型：stuck-ateast、stuck-atwest、stuck-atsouth、stuck-atnorth和stuck-atprocessor。該測試方法基于路徑分析，通過記錄測試包在片上網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)的方向來記錄測試包的傳送路徑，通過分析路徑值來確定故障交換機(jī)的位置和故障類型。

1.xy路由算法和yx路由算法

xy路由算法：這是2dmesh片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中數(shù)據(jù)包傳遞的最常見的路由算法。數(shù)據(jù)包根據(jù)當(dāng)前位置和目的交換機(jī)的位置，先延x軸的方向傳遞至x坐標(biāo)與目的交換機(jī)坐標(biāo)相同，再延y軸方向傳遞至目的交換機(jī)。如圖1所示。

yx路由算法：同理于xy路由算法，采用xy路由算法的數(shù)據(jù)包根據(jù)當(dāng)前位置和目的交換機(jī)的位置，先延y軸的方向傳遞至y坐標(biāo)與目的交換機(jī)坐標(biāo)相同，再延x軸方向傳遞至目的交換機(jī)。如圖2所示。

2.測試包生成策略

將片上網(wǎng)絡(luò)的左下角和右上角處的交換機(jī)(記為tas1和tas2)同時(shí)作為測試輸入接口和輸出接口。測試包分別從tas1和tas2輸入，從tas2和tas1獲得測試結(jié)果。測試包在片上網(wǎng)絡(luò)中采用的路由算法是xy和yx算法相結(jié)合的算法，即每個(gè)收到測試包的交換機(jī)都將該測試包復(fù)制一份，并根據(jù)目的交換機(jī)的位置分別按xy和yx路由算法發(fā)出。如圖3所示。采用xy和yx路由算法相結(jié)合的路由算法，并從兩個(gè)方向相互發(fā)送測試包，可以在保證故障覆蓋率100％的情況下有效減少由洪泛算法造成的測試包的浪費(fèi)。

3.測試方法流程

為了診斷出片上網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生固定型方向的交換機(jī)的位置和故障類型，本發(fā)明采用故障字典匹配的方式診斷片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，具體流程如圖4所示，包括以下步驟：

1)構(gòu)建故障字典，具體為：

預(yù)測每個(gè)交換機(jī)發(fā)生故障時(shí)，由測試入口處生成的測試包按xy和yx路由算法到達(dá)測試出口處的所有路徑信息，建立相應(yīng)類二叉樹結(jié)構(gòu)，獲取每個(gè)類二叉樹結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)到所有葉節(jié)點(diǎn)的所有路徑，獲得的路徑集合放入故障字典的對應(yīng)故障交接機(jī)單元中；

2)確定作為測試入口和測試出口的交換機(jī)，在測試入口處生成測試包，每個(gè)收到測試包的交換機(jī)復(fù)制測試包，并按xy和yx路由算法發(fā)出，記錄路由方向；

3)在測試出口處記錄所有到達(dá)該測試出口的測試包，獲得所有測試包的路徑信息，獲得一實(shí)際路徑集合；

4)將實(shí)際路徑集合與故障字典進(jìn)行匹配，確定故障交接機(jī)。

二、故障字典的建立和匹配方法

本發(fā)明提出在2dmesh結(jié)構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)高層次故障的測試方法——路徑分析法，其核心步驟是建立高層次故障的故障模型，并將測試出口處得到的實(shí)際路徑數(shù)據(jù)與故障字典進(jìn)行匹配從而確定故障交換機(jī)的位置及其故障類型。

1.故障字典的建立方法

如上所述，從測試入口交換機(jī)tas1(tas2)分別按xy和yx路由算法發(fā)出兩個(gè)測試包，記錄下路由方向；每個(gè)收到測試包的交換機(jī)都將該測試包復(fù)制一份，并按xy和yx路由算法發(fā)出，記錄下路由方向。按此方式記錄下所有到達(dá)測試出口的測試包的路徑信息應(yīng)是一個(gè)類似于二叉樹的結(jié)構(gòu)。建立某交換機(jī)發(fā)生某固定輸出接口型故障的路徑信息的類二叉樹結(jié)構(gòu)是建立故障字典的重點(diǎn)步驟，建立此二叉樹結(jié)構(gòu)的方法如圖5所示。按圖5所示的步驟，可以預(yù)計(jì)出當(dāng)某個(gè)交換機(jī)發(fā)生某種固定接口型故障的路徑信息。建立某交換機(jī)發(fā)生某固定接口故障對應(yīng)的二叉樹后，取出每一條從根節(jié)點(diǎn)到葉子節(jié)點(diǎn)且路徑長度為manhattan路徑長度的路徑，該集合即為此交換機(jī)發(fā)生此固定接口故障的故障字典單元的數(shù)據(jù)。

按上述方式，預(yù)計(jì)出每個(gè)交換機(jī)發(fā)生每種固定接口型故障的路徑信息，建立對應(yīng)的類二叉樹結(jié)構(gòu)，取出每個(gè)交換機(jī)發(fā)生每種固定接口故障的路徑集合，則建立了完整的故障字典。

由分析可知，單個(gè)方向(tas1至tas2)的故障字典并不能精確表示故障路徑集合。當(dāng)發(fā)生此種情況時(shí)，當(dāng)將實(shí)際從測試出口處獲得的路徑信息與所建立的故障字典匹配時(shí)，匹配結(jié)果就會(huì)不止一個(gè)，因此無法通過故障字典的建立和匹配的方式來精確定位故障交換機(jī)。

因此，可通過建立兩個(gè)方向(tas1至tas2和tas2至tas1)的故障字典來解決上述問題。進(jìn)行測試前，首先建立兩個(gè)方向的故障字典，再分別以tas1和tas2作為測試入口交換機(jī)，以tas2和tas1作為測試出口交換機(jī)進(jìn)行測試，在兩個(gè)測試出口處分別獲得實(shí)際路徑的集合，將tas2處獲得的路徑集合與tas1至tas2的故障字典進(jìn)行匹配，將tas1處獲得的路徑集合與tas2至tas1的故障字典進(jìn)行匹配，從而獲得兩個(gè)匹配結(jié)果。通過進(jìn)一步對這兩個(gè)匹配結(jié)果進(jìn)行處理而最終確定故障交換機(jī)的位置和故障類型。兩個(gè)方向的故障字典分別如圖6、7所示。

由于確定了片上網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模之后，就可以通過預(yù)測每個(gè)交換機(jī)發(fā)生每種固定輸出接口型故障時(shí)所有按xy和yx路由算法到達(dá)測試出口處的路徑信息的方式來建立故障字典，因而故障字典的建立可以是離線的。

2.實(shí)際路徑信息與故障字典的匹配方法

當(dāng)測試出口交換機(jī)收到所有的路徑長度等于manhattan路徑長度的路徑時(shí)，我們將這個(gè)路徑集合與故障字典中的各個(gè)單元的路徑集合信息進(jìn)行逐一匹配。當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際路徑集合與故障字典某單元的路徑集合完全一致時(shí)，則表示此故障字典單元對應(yīng)的交換機(jī)發(fā)生故障，故障類型為此故障字典單元對應(yīng)的故障類型。

如上所述，該匹配方法將實(shí)際路徑集合與故障字典的每個(gè)單元逐一匹配。首先判定實(shí)際路徑集合所包含的路徑數(shù)是否等于該故障字典單元包含的路徑數(shù)。若相等則將實(shí)際路徑與故障字典單元中的路徑逐一判定是否相等，若完全相等則可判定該故障字典單元所對應(yīng)的交換機(jī)和故障類型即為故障診斷結(jié)果。由于該匹配方法遍歷了故障字典中所有的單元，因而匹配結(jié)果具有正確性和有效性。

3.故障字典建立方法的改進(jìn)

按上述的故障字典的建立方法，建立某交換機(jī)發(fā)生某固定接口故障對應(yīng)的二叉樹結(jié)構(gòu)后，取出每一條從根節(jié)點(diǎn)到葉子節(jié)點(diǎn)且路徑長度為manhattan路徑長度的路徑，存入故障字典的相應(yīng)單元中。然而，按這種方式存儲路徑信息，故障字典所占用的內(nèi)存空間較大，因此提出了兩種優(yōu)化的故障字典建立方法。

1)差別記錄法

差別記錄法的基本思想是將由樹形結(jié)構(gòu)的路徑信息獲得的路徑集合與無故障的路徑集合進(jìn)行比較，在路徑后加一位，記為“改變位”，用以記錄相比于無故障的路徑集合，此路徑是增加的還是缺少的，分別用1和0表示增加和減少。而故障路徑集合與無故障路徑集合重復(fù)的路徑可忽略。然后將與無故障路徑集合不同的路徑存入故障字典相應(yīng)的單元中。實(shí)現(xiàn)流程如圖8所示。

2)重復(fù)路徑結(jié)合法

重復(fù)路徑法的基本思想是由于由樹形結(jié)構(gòu)的路徑信息獲得的路徑集合存在大量的重復(fù)路徑的情況，因此為了簡化路徑集合，對由樹形結(jié)構(gòu)的路徑信息獲得的路徑集合進(jìn)行處理，在路徑后加一位，用以記錄該路徑的重復(fù)次數(shù)，因而重復(fù)的路徑只需保留一個(gè)，其他忽略。再將處理過的路徑集合存入故障字典相應(yīng)的單元中。重復(fù)路徑結(jié)合法的實(shí)現(xiàn)流程如圖9所示。

三.測試方法在noxim中的實(shí)現(xiàn)及仿真實(shí)驗(yàn)

本實(shí)施例在一種常用的片上網(wǎng)絡(luò)模擬器noxim中通過修改其源代碼的方式實(shí)現(xiàn)了所提出的2dmesh結(jié)構(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)的測試生成及故障診斷算法，并開展了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。

1.noxim簡介

noxim采用系統(tǒng)級編程語言systemc編寫，其基本模塊包括：片上網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)(noximnoc)、片上網(wǎng)絡(luò)單元(noximtile)、片上網(wǎng)絡(luò)路由器(noximrouter)、片上網(wǎng)絡(luò)處理單元(noximprocessingelement)、片上網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)(noximbuffer)等。啟動(dòng)模擬器后，輸入片上網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及路由算法作為輸入?yún)?shù)。片上網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)模塊生成網(wǎng)狀的片上網(wǎng)絡(luò)單元組，每個(gè)片上網(wǎng)絡(luò)單元模塊新建一個(gè)路由器和處理單元，并部署各單元的信號及單元之間的信號。建立好片上網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)后，模擬開始，每個(gè)片上網(wǎng)絡(luò)單元中的處理單元根據(jù)數(shù)據(jù)包生成信號決定是否新建數(shù)據(jù)包，并根據(jù)數(shù)據(jù)包發(fā)出條件決定是否將數(shù)據(jù)包發(fā)出。同時(shí)每個(gè)片上網(wǎng)絡(luò)單元中的路由器根據(jù)接收數(shù)據(jù)包信號決定是否讀取緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)包。若路由器讀取了緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)包，則其根據(jù)路由算法確定輸出接口，并預(yù)約該輸出接口的緩沖區(qū)，最后將數(shù)據(jù)包發(fā)送至該預(yù)約接口的緩沖區(qū)，完成數(shù)據(jù)包在路由器中的轉(zhuǎn)發(fā)。

2.測試方法在noxim中的實(shí)現(xiàn)

該測試方法在noxim中的實(shí)現(xiàn)方式如圖10所示，先建立故障字典，在模擬結(jié)束之后，在測試出口處獲得所有到達(dá)測試出口的測試包的路徑，進(jìn)而獲取實(shí)際路徑集合。最后將實(shí)際路徑集合與故障字典進(jìn)行匹配，從而定位故障交換機(jī)并確定故障類型。為在noxim中實(shí)現(xiàn)本文測試方法，需要修改noxim中測試包的結(jié)構(gòu)、測試包的生成方式、路由算法以及測試包路由方向記錄模塊。

1)測試包的結(jié)構(gòu)

noxim模擬器中數(shù)據(jù)包主要包含以下信息：

●源交換機(jī)位置：存儲產(chǎn)生數(shù)據(jù)包的交換機(jī)位置坐標(biāo)；

●目的交換機(jī)位置：存儲數(shù)據(jù)包要被發(fā)送至的交換機(jī)位置坐標(biāo)；

●跳變數(shù)：從數(shù)據(jù)包產(chǎn)生開始，其跳變經(jīng)過的交換機(jī)數(shù)量，每經(jīng)過一個(gè)交換機(jī)，跳變數(shù)值增加一；

●序列號：根據(jù)數(shù)據(jù)包產(chǎn)生順序，給其一獨(dú)有的序列號；

●負(fù)載：數(shù)據(jù)包的負(fù)載信息。

為實(shí)現(xiàn)路徑分析法診斷出發(fā)生固定輸出接口型故障的交換機(jī)，需要記錄測試包經(jīng)過每個(gè)交換機(jī)時(shí)其被交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的方向，因此在測試包中加入字段“路徑信息”，用以存儲轉(zhuǎn)發(fā)方向，分別用1、2、3、4、5表示e、n、w、s、p五個(gè)方向。因此修改后的測試包結(jié)構(gòu)如圖11所示。

2)測試包的生成方式

noxim模擬器中數(shù)據(jù)包的生成是每個(gè)處理單元模塊根據(jù)數(shù)據(jù)包生成信號，按一定概率生成數(shù)據(jù)包。其流程如圖12所示：

本實(shí)施例所用的路徑分析法只在測試入口的處理單元中生成一個(gè)測試包，然后在每個(gè)交換機(jī)的輸入緩沖區(qū)處將測試包復(fù)制。因此測試包生成方式修改為如圖13所示。

3)測試包的路由算法

如上所述，路徑分析測試法中測試包采用的路由算法是xy算法和yx算法相結(jié)合的路由算法，即將發(fā)送至交換機(jī)的測試包按xy算法發(fā)出，而將在緩沖區(qū)中復(fù)制出的測試包按yx算法發(fā)出。因此，修改noxim模擬器源代碼中路由器模塊的路由功能函數(shù)route()，如圖14所示。

4)測試包路由方向的記錄

如上所述，路徑分析測試法需記錄每個(gè)測試包被每個(gè)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的轉(zhuǎn)發(fā)方向。因此，在noxim模擬器源代碼中路由器模塊中加入記錄轉(zhuǎn)發(fā)方向的語句，即測試包被轉(zhuǎn)發(fā)后，在測試包的“路徑信息”字段中插入轉(zhuǎn)發(fā)方向(分別用1、2、3、4、5表示e、n、w、s、p五個(gè)方向)。

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

1)路徑分析法仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過在noxim中進(jìn)行故障注入，分別對不同規(guī)模的網(wǎng)格狀片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行測試。在對片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的測試中，故障覆蓋率、測試時(shí)間，以及測試所用的內(nèi)存消耗量都是反應(yīng)測試方法性能的重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示，其中，“包含故障數(shù)”為當(dāng)前規(guī)模的noc所包含的所有固定輸出接口型故障，“檢測出故障數(shù)”為通過本文測試方法能準(zhǔn)確診斷出的故障數(shù)，“故障覆蓋率”為檢測出故障數(shù)與包含故障數(shù)之比，“診斷時(shí)間”為從開始生成測試包到輸出診斷結(jié)果的總時(shí)間，“故障字典內(nèi)存消耗”為故障字典所包含的所有路徑長度之和。

表1

從表1中可以看出，隨著片上網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，其所可能包含的固定輸出接口型故障不斷增多，路徑分析法能保證完全的故障覆蓋率，即可以診斷出所有的故障；隨著片上網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，診斷時(shí)間不斷增多，故障字典的內(nèi)存消耗也不斷增多。

2)路徑分析法與其他片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)測試方法的比較

本實(shí)施例分別從所需硬件成本和故障覆蓋率的角度對路徑分析法與其他基于高層次故障模型的片上網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的測試方法進(jìn)行比較，包括基于自測試交換機(jī)的測試方法和基于測試包路徑信息的測試方法。故障覆蓋率的獲取是通過對片上網(wǎng)絡(luò)注入所有可能的固定輸出接口型故障，將可診斷出的故障數(shù)除以總故障數(shù)，其值即為故障覆蓋率。硬件成本的獲取是通過計(jì)算一定規(guī)模的片上網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)診斷方法所需的邏輯門數(shù)相比與無診斷時(shí)所需邏輯門數(shù)所增加的百分比。比較結(jié)果如表2和表3所示。

表2

表3

由表2可知，基于測試包路徑信息法并不能達(dá)到100％故障覆蓋率，而自測試交換機(jī)法和路徑分析法可達(dá)到100％故障覆蓋率，然而自測試交換機(jī)法由分散檢測法、交換機(jī)計(jì)數(shù)法和被困信息包檢測法三種測試方法組合而成，而僅分散檢測法可以定位出故障交換機(jī)，因此其不能達(dá)到100％診斷覆蓋率，即不能完全定位故障交換機(jī)，而路徑分析法可以定位出所有檢測出故障的交換機(jī)，因此可以達(dá)到100％診斷覆蓋率。

由表3和圖15可知，路徑分析法可以大幅度減少為檢測故障而所需的硬件成本?；谧詼y試交換機(jī)的測試方法，由于其包含分散檢測法、交換機(jī)計(jì)數(shù)法和被困信息包檢測法三種測試方法，而此三種方法分別都需要相應(yīng)的測試硬件實(shí)現(xiàn)，因此整體硬件成本較高；基于測試包路徑信息法由于每個(gè)交換機(jī)都要引入記錄跳變數(shù)及比較當(dāng)前交換機(jī)位置和源交換機(jī)位置的相對位置信息的硬件，因此也需要一定的硬件成本。路徑分析法由于其僅需要記錄測試包發(fā)送方向的硬件，其所增加的硬件成本相對較低。

3)故障字典內(nèi)存優(yōu)化方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

針對提出的故障字典內(nèi)存優(yōu)化方法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，其內(nèi)存優(yōu)化效果如表4和圖16所示。由表4和圖16可知，差別記錄法和重復(fù)路徑結(jié)合法都可以有效降低故障字典所占內(nèi)存容量，且隨著片上網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增加，兩種方法降低內(nèi)存容量的比例都逐漸增加。重復(fù)路徑結(jié)合法相比于差別記錄法能更大程度降低內(nèi)存容量。

表4

差別記錄法和重復(fù)路徑結(jié)合法的診斷時(shí)間及其相比于未處理的路徑分析診斷方法診斷時(shí)間的比較如表5與圖17所示。由于差別記錄法和重復(fù)路徑結(jié)合法在將實(shí)際路徑信息與故障字典匹配之前，都需要將實(shí)際路徑信息按故障字典中路徑信息的格式進(jìn)行處理，因而總體匹配時(shí)間會(huì)多出一部分的實(shí)際路徑處理時(shí)間。由表5可知，差別路徑法的匹配總體時(shí)間相比于原路徑分析法并沒有明顯優(yōu)化，而重復(fù)路徑集合法可以一定程度上優(yōu)化原路徑分析法的診斷時(shí)間。

表5

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。