产品性能会根据 IP 数据内容的不同而发生变化,对比 TCP ,使用 UDP 这种头部简单的报文进行测试时,能够得到更好的吞吐率数值。
交换机性能
二层交换机和三层交换机的数据帧转发是通过 ASIC 完成,因此产品目录里的交换容量和交换能力,可以人为是这个设备的实际性能指标。
交换容量
交换容量,又叫做背板容量,是交换机内部数据传输的带宽容量。当流量高于交换机容量时,交换机就会由于缓存不足或内部带宽不够而无法处理,导致数据帧丢失、丢包率上升等现象。
交换能力
除了 bit/s 表示交换机的容量外,pps(包每秒)也能用来表示交换机的交换能力,即单位时间内能够处理的数据帧数目。
交换机通过查看数据帧头部,先确认目的 MAC 地址,并校验数据帧尾部是否异常,最后查看访问控制列表是否有匹配项,如果有匹配项,就对数据帧进行过滤或转发处理。随着数据帧数目增加,交换机处理的数量也随之增大,路由器也是这样。所以,处理流量的 bit/s 相同,数据帧越小,处理的工作量越大,系统负载也随之变大。
以太网数据帧最小是 64 字节,加上前导码和 SFD(帧头定界符)的 8 字节,数据帧之间的 IFG(数据帧间隔)12 字节,一共 84 字节,也就是说,交换机在转发一个数据帧时,需要处理 672 bit 的数据。
理论的最大线路速度,也叫做线速。对于 1000Mbit/s 的以太网而言,线速是 1000000000 bit/s ÷ 672 bit = 1488000 pps
,也就是 1.488 Mbit/s 。万兆以太网的线速是 14880000 pps( 14.88 Mbit/s )。
交换机是由多个接口组成。如果一台交换机有 24 个 10/100/1000BASE-T 的接口,那么就有 24 × 1.488Mbit/s = 35.712Mpps
的交换能力。如果交换容量小于这个值,就会发生阻塞,导致所有的接口无法达到理论的最大线速。
实际上,在交换机上传输的大多是 TCP 或 UDP 的应用程序数据。在 UDP 中,对实时性要求高的报文,一般长度在 100 ~ 300
字节之间才能进行通信。而在 TCP 中,有窗口尺寸等带宽控制,实际的速率往往达不到理论线速水平。
MAC 表容量
二层交换机使用 MAC 表管理 MAC 地址,三层交换机还会使用三层表来管理 IP 地址。如果表项超出了容纳的数量,那么设备就无法正常转发处理,造成丢包的结果。在对设备性能进行测试时,要对报文的地址数量进行限制,限制在 MAC 表支持的范围内。