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互换机机能之吞吐量测试

互换机机能的曲直直接影响IP网络的网络规模和不变性，通过介绍互换机吞吐量的常用测试步骤来客观的比力分歧厂商、分歧型号互换机的机能曲直，助力构建越发不变靠得住的IP网络。

#互换机

颁布功夫：2022-10-26
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1 引言

互换机是IP网络的主题设备之一，互换机机能的曲直直接影响IP网络的网络规模、网络不变性，而互换机吞吐量是评估互换机机能的首要指标。面对市面上多多的互换机品牌与型号，必要一种尺度的互换机吞吐量测试步骤来对互换机机能进行评价。

RFC 2544是RFC组织提出的用于评测网络设备机能的国际尺度，该尺度在1999年被划定，重要是对RFC 1242中界说的机能评测参数的具体测试步骤、了局的提交大局做了较具体的划定。通过对比设备的机能参数与RFC尺度，用户可能轻松地比力分歧厂商设备的曲直。

RFC 2544界说了6个关于网络设备参数的测试：

l 吞吐量（Throughput）

l 延长（Latency）

l 丢包率（Frame loss rate）

l 背靠背测试（Back-to-back frames）

l 系统复原功夫（System recovery）

l 复位测试（Reset）

2 互换机吞吐量测试

2.1 互换机吞吐量测试概述

互换机吞吐量即互换机吞吐率，是评估互换机机能的首要指标，其界说是在设备没有丢包的情况下的最大的转发速度，通常使用每秒钟通过的最大的数据包（PPS/FPS）或者字节流数量来衡量（常见的单元有bit/s，Mbit/s，Gbit/s…），它反映了被测设备所可能处置（不丢包）的最大数据流量。

2.2 互换机吞吐量测试步骤

在互换机吞吐量测试的每次试验中，以特定的速度发送测试帧并推算由DUT转发的帧数，若是有任何丢包，速度降低，不然速度会增长，沉复这些试验，直到找到没有丢包的最大速度（每次试验持续功夫不少于60秒）。

在介绍具体的测试步骤之前，先介绍以下几个概想：

l 初始速度：发送测试帧的初始速度，通常用理论最大值（测试的接口速度）的百分比来暗示。

l 最大速度：发送测试帧的最大速度，通常用理论最大值的百分比来暗示，通常是100%。

l 最幼速度：发送测试帧的最幼速度，通常用理论最大值的百分比来暗示，通常是0%。

l 测试精度：两次试验发送速度之差幼于蹬宗测试精度时，测试将终场，通常用理论最大值的百分比来暗示，通常是1%。

l 试验持续功夫：每次试验发送测试帧的持续功夫，RFC 2544划定不少于60秒。

l 步长：发送速度每次增长的值，例如5%。

2.2.1 步进方式

第一次试验使用设置的初始速度作为发送速度，一旦发现丢包，测试即实现（第一次试验发现丢包必要调幼初始速度沉新测试）。若是不丢包，则以指定的步长增长测试发送速度，持续进行测试。中央过程中，只有有丢包，测试立即实现。若是中央一向没有丢包，则一向测到设置的最大速度为止。

2.2.2 二分法方式

第一次试验使用设置的初始速度作为发送速度。若是试验中有丢包，使用当前发送速度和设置的最幼速度之间的中央值作为下一次试验的发送速度，不然使用当前发送速度和设置的最大速度之间的中央值作为下一次试验的发送速度。例如，当前试验不丢包发送速度为10%，设置的最大速度为100%，则下一个测试发送速度为55%。当发送速度和上一次试验的发送速度之差幼于或蹬宗设置的测试精度时，测试将终场。例如，测试到90%的发送速度没有出现丢包，但测试到91%的时辰出现了丢包。此时，由于测试精度设置为1%，就不在90%到91%之间取中央值持续进行测试了，测试了局以为测试达到的互换机吞吐量就是90%。

2.2.3 组合方式

该方式为步进方式和二分法方式的组合。测试发送速度的增长，选取步进方式，出现丢包后测试发送速度的回退，选取二分法方式。

2.3 互换机吞吐量测试设置

2.3.1 环境搭建

(1) 将被测设备端口衔接到测试仪端口。

(2) 配置被测设备确�Ｄ芄蛔⒉馐灾�。不允许对被测设备进行非必要配置来提高测试了局。

图2-1 互换机吞吐量测试拓扑

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2.3.2 参数设置

除上文中提到的初始速度、最大速度、最幼速度、测试精度、试验持续功夫和步长表，测试起头之前还必要对以下参数进行设置：

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

l 流量方向：双向、单向从输入到输出、单向从输出到输入。

l 测试端口配置：蕴含速度，双工，自动协商等。

l Burst size：拥有最幼帧间隙的突发流量大幼，仿照真实出产环境的突发流量。

2.4 互换机吞吐量测试步骤

以下步骤基于三层流量的互换机吞吐量测试：

(1) 使用被测设备支持并开启的路由和谈颁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设备已实现路由更新。若是所有的主张和被测设备直连，或者被测设备界说了静态路由，此步骤能够省略。

(2) 将当前测试帧的长度设置为第一个配置的测试帧长度。

(3) 测定互换机吞吐量。典型的二分法方式如下：

a 设置current_rate（当前试验测试速度）为设置的初始速度，设置high（当前试验的最大速度）为设置的最大速度，设置low（当前试验的最幼速度）为设置的最幼速度。

b 发送进建�。ɡ�IPv4 ARP、IPv6邻居发现）。

c 从所有测试端口发送当前测试帧长度的测试流量，发送速度为current_rate，发流功夫为设置的试验持续功夫。

d 用发送的帧数减去接管的帧数推算丢包数量。

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 沉复步骤b 到g ，直到delta幼于或蹬宗配置的测试精度，或current_rate大于蹬宗high。

(4) 汇报当前测试帧长度的互换机吞吐量。

(5) 对于其余配置的测试帧长度，沉复步骤(3)到(4)。

2.5 测试了局输出

互换机吞吐量测试了局应蕴含帧长、理论最大速度和实测吞吐量数据。除此之表，测试中使用的和谈、数据流体式和媒体类型也应该有涉及。测试的具体实现细节信息也能够保留以便进行异常排查。若是必要一个致反暗示互换机吞吐量，应该使用最幼测试帧长获得的吞吐量值。

如表2-1所示，以设备的10Mbps接口为例展示了互换机吞吐量测试了局。

表2-1 10Mbps接口吞吐量测试了局

帧长（Bytes）	理论最大速度（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。除了测试得到的吞吐量值暗示为帧速度，理论最大速度也显示出来进行比力。

图2-2 吞吐量测试了局图

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3 结论

在现实的出产环境中，互换机要处置的数据流量往往较为复杂，例如必要同时处置各种类型的报文，通过互换机的报文不是单一的长度，有时辰会有突发流量对互换机造成冲击等。

针对这些情况，能够在互换机吞吐量基准测试步骤的基础上进行扩大，越发靠近真实工况对互换机机能进测试：

l 参与肯定数量的广播报文、治理报文、路由更新报文进行测试。

l 同时发送多个帧长度的测试流量。

l 仿照发送肯定量的突发流量。

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