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交流机性能之吞吐量测试

交流机性能的优劣直接影响IP网络的网络规模和稳固性，通过先容交流机吞吐量的常用测试要领来客观的较量差别厂商、差别型号交流机的性能优劣，助力构建越发稳固可靠的IP网络。

#交流机

宣布时间：2022-10-26
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1 小序

交流机是IP网络的焦点装备之一，交流机性能的优劣直接影响IP网络的网络规模、网络稳固性，而交流机吞吐量是评估交流机性能的主要指标。面临市面上众多的交流机品牌与型号，需要一种标准的交流机吞吐量测试要领来对交流机性能举行评价。

RFC 2544是RFC组织提出的用于评测网络装备性能的国际标准，该标准在1999年被划定，主要是对RFC 1242中界说的性能评测参数的详细测试要领、效果的提交形式做了较详细的划定。通过比照装备的性能参数与RFC标准，用户能够轻松地较量差别厂商装备的优劣。

RFC 2544界说了6个关于网络装备参数的测试：

l 吞吐量（Throughput）

l 延迟（Latency）

l 丢包率（Frame loss rate）

l 背靠背测试（Back-to-back frames）

l 系统恢复时间（System recovery）

l 复位测试（Reset）

2 交流机吞吐量测试

2.1 交流机吞吐量测试概述

交流机吞吐量即交流机吞吐率，是评估交流机性能的主要指标，其界说是在装备没有丢包的情形下的最大的转发速率，通常使用每秒钟通过的最大的数据包（PPS/FPS）或者字节约数目来权衡（常见的单位有bit/s，Mbit/s，Gbit/s…），它反应了被测装备所能够处置惩罚（不丢包）的最大数据流量。

2.2 交流机吞吐量测试要领

在交流机吞吐量测试的每次试验中，以特定的速率发送测试帧并盘算由DUT转发的帧数，若是有任何丢包，速率降低，不然速率会增添，重复这些试验，直到找到没有丢包的最大速率（每次试验一连时间不少于60秒）。

在先容详细的测试要领之前，先先容以下几个看法：

l 初始速率：发送测试帧的初始速率，一样平常用理论最大值（测试的接口速率）的百分比来体现。

l 最大速率：发送测试帧的最大速率，一样平常用理论最大值的百分比来体现，通常是100%。

l 最小速率：发送测试帧的最小速率，一样平常用理论最大值的百分比来体现，通常是0%。

l 测试精度：两次试验发送速率之差小于即是测试精度时，测试将阻止，一样平常用理论最大值的百分比来体现，通常是1%。

l 试验一连时间Ｔ媚课试验发送测试帧的一连时间，RFC 2544划定不少于60秒。

l 步长：发送速率每次增添的值，例如5%。

2.2.1 步进方法

第一次试验使用设置的初始速率作为发送速率，一旦发明丢包，测试即竣事（第一次试验发明丢包需要调小初始速率重新测试）。若是不丢包，则以指定的步长增添测试发送速率，继续举行测试。中心历程中，只要有丢包，测试连忙竣事。若是中心一直没有丢包，则一直测到设置的最大速率为止。

2.2.2 二分法方法

第一次试验使用设置的初始速率作为发送速率。若是试验中有丢包，使用目今发送速率和设置的最小速率之间的中心值作为下一次试验的发送速率，不然使用目今发送速率和设置的最大速率之间的中心值作为下一次试验的发送速率。例如，目今试验不丢包发送速率为10%，设置的最大速率为100%，则下一个测试发送速率为55%。当发送速率和上一次试验的发送速率之差小于或即是设置的测试精度时，测试将阻止。例如，测试到90%的发送速率没有泛起丢包，但测试到91%的时间泛起了丢包。此时，由于测试精度设置为1%，就不在90%到91%之间取中心值继续举行测试了，测试效果以为测试抵达的交流机吞吐量就是90%。

2.2.3 组合方法

该方法为步进方法和二分法方法的组合。测试发送速率的增添，接纳步进方法，泛起丢包后测试发送速率的回退，接纳二分法方法。

2.3 交流机吞吐量测试设置

2.3.1 情形搭建

(1) 将被测装备端口毗连到测试仪端口。

(2) 设置被测装备确�？梢宰⒉馐灾�。不允许对被测装备举行非须要设置来提高测试效果。

图2-1 交流机吞吐量测试拓扑

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2.3.2 参数设置

除上文中提到的初始速率、最大速率、最小速率、测试精度、试验一连时间和步长外，测试最先之前还需要对以下参数举行设置：

l 测试帧长：RFC 2544建议选取64、128、256、512、1024、1280、1518字节。

l 流量偏向：双向、单向从输入到输出、单向从输出到输入。

l 测试端口设置：包括速率，双工，自动协商等。

l Burst size：具有最小帧间隙的突发流量巨细，模拟真实生产情形的突发流量。

2.4 交流机吞吐量测试办法

以下办法基于三层流量的交流机吞吐量测试：

(1) 使用被测装备支持并开启的路由协议宣布转发测试流量所需的路由。在发送测试流量之前期待几秒钟确保被测装备已完成路由更新。若是所有的目的和被测装备直连，或者被测装备界说了静态路由，此办法可以省略。

(2) 将目今测试帧的长度设置为第一个设置的测试帧长度。

(3) 测定交流机吞吐量。典范的二分法方法如下：

a 设置current_rate（目今试验测试速率）为设置的初始速率，设置high（目今试验的最大速率）为设置的最大速率，设置low（目今试验的最小速率）为设置的最小速率。

b 发送学习�。ɡ�IPv4 ARP、IPv6邻人发明）。

c 从所有测试端口发送目今测试帧长度的测试流量，发送速率为current_rate，发流时间为设置的试验一连时间。

d 用发送的帧数减去吸收的帧数盘算丢包数目。

e 若是丢包数大于零，将high设置为current_rate，不然low设置为current_rate。

f 设置delta为high-low。

g 设置current_rate为low+(delta/2)。

h 重复办法b 到g ，直到delta小于或即是设置的测试精度，或current_rate大于即是high。

(4) 报告目今测试帧长度的交流机吞吐量。

(5) 关于其余设置的测试帧长度，重复办法(3)到(4)。

2.5 测试效果输出

交流机吞吐量测试效果应包括帧长、理论最大速率和实测吞吐量数据。除此之外，测试中使用的协议、数据流名堂和媒体类型也应该有涉及。测试的详细实现细节信息也可以生涯以便举行异常排查。若是需要一个值来体现交流机吞吐量，应该使用最小测试帧长获得的吞吐量值。

如表2-1所示，以装备的10Mbps接口为例展示了交流机吞吐量测试效果。

表2-1 10Mbps接口吞吐量测试效果

帧长（Bytes）	理论最大速率（FPS）	吞吐量（FPS）
64	14880	13000
128	8445	8200
256	4528	4500
512	2349	2349
1024	1197	1197
1280	958	958
1518	812	812

如图2-2所示，以帧长为x轴，帧速为y轴。除了测试获得的吞吐量值体现为帧速率，理论最大速率也显示出来举行较量。

图2-2 吞吐量测试效果图

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3 结论

在现实的生产情形中，交流神秘处置惩罚的数据流量往往较为重大，例如需要同时处置惩罚种种类型的报文，通过交流机的报文不是简单的长度，有时间会有突发流量对交流机造成攻击等。

针对这些情形，可以在交流机吞吐量基准测试要领的基础上举行扩展，越发靠近真实工况对交流机性能进测试：

l 加入一定命目的广播报文、管理报文、路由更新报文举行测试。

l 同时发送多个帧长度的测试流量。

l 模拟发送一定量的突发流量。

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