英创信息技术ESM335x主板对网络风暴的应对措施简介

成熟和完善的通讯接口支持是英创公司工控主板的一大亮点，对工业中常用的通讯接口在各种场合都有着稳定的运行表现，所以主板被大量应用于和通讯相关的项目中。而对于通讯类的设备，有一些场合会要求通过网络风暴测试。网络风暴一般是指由于网络中充满了广播包或组播包，以至于占满整个网络带宽，导致网络极慢甚至瘫痪的一种故障。

正常情况下，主板会接收发送过来的广播包和组播包然后进行相关处理和解析，如果整个网络中充满了广播包或组播包，那么主板将会一直处在对网络数据包的处理和解析中，这样就会大量消耗主板的资源，导致主板出现系统响应慢，甚至导致影响整个系统正常运行的情况。针对这种现象和需求，英创公司在ESM335x系列主板上增加了抵抗网络风暴的方案，让主板即使处在网络风暴中也不会消耗过多的资源，保证主板功能的正常运行。

在ESM335x主板上采用的方法是控制接收广播和组播包的速率，通过英创公司提供的软件工具switch-configs设置，可以将ESM335x主板每秒接收广播和组播包数量进行限制，总共分为10个梯度，从每秒钟分别最多接收10000个广播包和组播包到每秒钟1000个，每个梯度递减1000，这样就避免了接收过多的广播包和组播包，从而导致消耗过多的硬件资源。

为了测试方案的效果，英创公司使用了PC和ESM3354主板搭建了实验环境，让ESM3354主板和PC通过交换机连接，然后在PC上使用大流量网络数据包生成工具trafgen，产生大量广播包模拟网络风暴的情况，观察在限制接收广播包和组播包速率前后，系统资源的消耗情况有无变化。关于trafgen工具的介绍，可以参考trafgen(8)或者网站：http://man7.org/linux/man-pages/man8/trafgen.8.html。测试硬件环境如下：

测试环境

trafgen工具可以读取配置文件，根据文件内容生成所设置的数据包，在这次测试中英创公司设计了生成广播包的配置文件，在PC端运行后，就会有大量的广播发出，让局域网内充满了广播包，执行命令后效果如下：

生成广播包

可以看到PC的8个核心同时在发出广播包，这时通过top指令查看ESM3354主板的CPU状态，如下图：

资源占用

上图的信息说明ESM3354的CPU资源已经被完全占用，说明处理接收到的广播包已经消耗了许多的硬件资源，导致CPU负载过高，可能会影响其他功能的正常运行。

这时通过英创公司提供的工具软件switch-configs来限制广播包的接收速率，运行程序时带入参数1，效果为限制ESM3354主板每秒钟最多分别接收1000个广播包和组播包，参数1-10，分别对应1000-10000个包，参数0则表示取消限制，如下图：

设置网络限制

运行后效果如下图：

资源占用

从图中的信息看出CPU的负载降下来了，说明板卡此时完全没有受到网络中大量广播包的影响，系统正常运行。因为限制了ESM3354主板接收广播包和组播包的速率，就算网络中还有更多的广播包和组播包，也不会影响ESM3354主板的正常运行。

所以这次实验验证了ESM3354主板在网络风暴情况下仍然能够正常运行，不会受到网络中大量广播包和组播包的影响，大幅提升了在极端网络条件下设备的稳定性。最后在对主板不同的限制速率情况做了对比测试，并且统计了生成的广播包数量，整理如下：

限制速率	测试时间	累计广播包数量	CPU负载
无限制	61s	9201579个数据包 共552094740byte	98%
5000	61s	9201579个数据包 共552094740byte	2.5%
1000	61s	9201579个数据包 共552094740byte	0%