第四章：链路层测试——MAC地址学习与老化、VLAN转发规则验证、流控（PFC/802.3x）测试

链路层测试，说白了就是验证你的芯片能不能像个合格的“交通警察”一样，管好数据帧的进出。MAC地址学习、VLAN隔离、流控机制，这三板斧砍下来，基本能看出芯片的底子硬不硬。

我个人习惯把链路层测试分成三个维度：转发正确性、表项管理、拥塞控制。咱们一个一个来聊。

4.1 MAC地址学习与老化测试

MAC地址学习，是交换芯片最基础的功能。你想想看，芯片得知道哪个MAC在哪个端口上，才能把数据帧准确送过去。这个机制要是出问题，整个网络就乱套了。

4.1.1 学习功能验证

测试思路很简单：从端口A发一个源MAC为M1的帧，然后查芯片的MAC表，看M1是不是关联到了端口A。

我在项目中遇到过一个问题：芯片学习到了MAC，但老化时间不对。默认300秒，结果60秒就清掉了。后来发现是硬件定时器的分频系数配错了。

// 测试脚本伪代码
send_frame(port=0, src_mac="00:11:22:33:44:01", dst_mac="ff:ff:ff:ff:ff:ff")
sleep(100ms)
mac_entry = read_mac_table("00:11:22:33:44:01")
assert(mac_entry.port == 0, "MAC学习失败")

// 测试MAC迁移
send_frame(port=1, src_mac="00:11:22:33:44:01", dst_mac="ff:ff:ff:ff:ff:ff")
sleep(100ms)
mac_entry = read_mac_table("00:11:22:33:44:01")
assert(mac_entry.port == 1, "MAC迁移失败")

4.1.2 老化机制验证

老化测试，说白了就是看芯片能不能按时把“过时”的表项清掉。嗯，这里要注意：老化时间不能太短，否则频繁刷新浪费资源；也不能太长，否则表项占着茅坑不拉屎。

测试项	预期结果	实际结果
老化时间=60s，60s内无流量	表项清除	通过
老化时间=60s，30s时有流量	表项保留，老化计时器重置	通过
老化时间=0（禁用老化）	表项永久保留	通过

4.2 VLAN转发规则验证

VLAN测试，核心就一句话：同一个VLAN内的帧能互通，不同VLAN的帧不能互通。但实际测试中，细节多得很。

4.2.1 基于端口的VLAN

这是最基础的VLAN模式。把端口划分到不同VLAN，然后验证隔离性。

我记得有一次测试，端口配置了VLAN 10，但帧就是转发不过去。查了半天，发现是端口的PVID没配。你想想看，芯片收到不带VLAN标签的帧，得知道它属于哪个VLAN，PVID就是干这个的。

4.2.2 基于802.1Q的VLAN

带标签的VLAN测试，要验证Tag的添加、删除、替换逻辑。我建议用抓包工具同时看入口和出口的报文，对比Tag字段的变化。

// VLAN转发测试用例
// 测试1：同VLAN内互通
configure_port(port0, pvid=10, allowed_vlans=[10])
configure_port(port1, pvid=10, allowed_vlans=[10])
send_frame(port0, vlan_tag=None)  // 不带Tag
// 预期：port1收到帧，且带VLAN 10的Tag

// 测试2：不同VLAN隔离
configure_port(port0, pvid=10, allowed_vlans=[10])
configure_port(port1, pvid=20, allowed_vlans=[20])
send_frame(port0, vlan_tag=None)
// 预期：port1不会收到帧

// 测试3：Trunk端口转发
configure_port(port0, mode="trunk", allowed_vlans=[10, 20])
send_frame(port0, vlan_tag=10)
// 预期：只有属于VLAN 10的端口能收到

4.3 流控测试（PFC / 802.3x）

流控测试，是验证芯片在拥塞时能不能“踩刹车”。802.3x是全局流控，PFC是优先级流控。我个人觉得PFC更实用，也更难测。

4.3.1 802.3x 全局流控

802.3x通过PAUSE帧实现。当接收端缓存快满时，发送PAUSE帧给发送端，让对方暂停发送。

测试方法：构造一个拥塞场景，比如让多个端口往同一个端口发数据，然后看芯片是否发出了PAUSE帧。

4.3.2 PFC 优先级流控

PFC（Priority Flow Control）是802.1Qbb标准，它把流量分成8个优先级，每个优先级独立流控。这在RoCEv2网络中特别重要。

我曾经在测试PFC时遇到一个诡异问题：高优先级流量把低优先级流量饿死了。后来发现是PFC的阈值配置不合理，高优先级占用了太多缓存。

// PFC测试伪代码
// 配置端口A的优先级3开启PFC
configure_pfc(port=0, priority=3, enable=True)

// 构造拥塞：端口B以线速向端口A发送优先级3的流量
start_traffic(src_port=1, dst_port=0, priority=3, rate="line_rate")

// 等待PFC触发
sleep(500ms)
pfc_frame = capture_pfc_frame(port=0)
assert(pfc_frame.priority == 3, "PFC优先级错误")
assert(pfc_frame.time > 0, "PFC Time参数为0")

// 停止流量，验证恢复
stop_traffic()
sleep(200ms)
assert(no_pfc_frame_captured(), "PFC未正常恢复")

4.4 本章小结

链路层测试，说白了就是验证芯片的“记忆力”和“规则意识”。MAC地址学习看芯片记不记得住，VLAN转发看芯片守不守规矩，流控测试看芯片懂不懂刹车。

我建议你在测试时，多关注边界条件：表项满了怎么办？老化时间到了但还有流量怎么办？PFC帧丢了怎么办？这些才是真正考验芯片设计的地方。