Cisco 3745路由器基礎(chǔ)性能測試報告

2019-11-05 00:30:56

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供稿：網(wǎng)友

　　思科系統(tǒng)公司新近推出了全方位服務(wù)分支機(jī)構(gòu)解決方案—FSB( Full Services Branch)，F(xiàn)SB帶來的是對低端通用模塊化路由器應(yīng)用和定位的新理念。路由器不僅僅要提供廣域網(wǎng)連接的功能，更重要的是為大型企業(yè)的分支機(jī)構(gòu)提供集成的語音、內(nèi)容服務(wù)、安全和低密度交換等多種服務(wù)。在電子商務(wù)時代，不使任何一個分支機(jī)構(gòu)因為位置偏遠(yuǎn)，而讓IT應(yīng)用的魅力有任何衰減。
　　
　　根據(jù)思科公司的介紹，網(wǎng)絡(luò)連接能力的強(qiáng)弱，不再是FSB所代表的新一代模塊化接入路由器的主要賣點(diǎn)。就以3745為例，思科3745更多亮點(diǎn)會在功能上。但是從我們對思科FSB旗艦產(chǎn)品3745路由器的基礎(chǔ)性能測試結(jié)果看，F(xiàn)SB代表的新一代模塊化接入路由器有著優(yōu)異的性能。在Imix（互聯(lián)網(wǎng)混合數(shù)據(jù)包）情況下能夠?qū)崿F(xiàn)線速轉(zhuǎn)發(fā)。
　　
　　新賣點(diǎn)無法掩飾Cisco 3745出色性能的光輝，新的理念服務(wù)首先是建立在高性能的堅實基礎(chǔ)上。
　　
　　標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)發(fā)逼近線速
　　我們此次測試的Cisco 3745路由器本身提供了兩個固定配置的10/100Mbps端口，我們使用思博倫通信公司的SmartBits 6000B對該路由器依照RFC2544規(guī)定進(jìn)行了轉(zhuǎn)發(fā)性能測試。
　　
　　從吞吐量測試結(jié)果來看，Cisco 3745能夠在64字節(jié)時達(dá)到294118pps的轉(zhuǎn)發(fā)速率，兩個百兆以太網(wǎng)端口雙向通信速率為98.82%，逼近線速。參照思科官方提供的3745路由器的轉(zhuǎn)發(fā)能力為225kpps，這一數(shù)據(jù)高出20%。Cisco 3745使用CPU的主頻為350MHz的MipS RISC CPU，單單從主頻來看配置并不很高。512字節(jié)和1518字節(jié)的百兆端口雙向全雙工測試都達(dá)到了線速。
　　　

　　從表中看到，Back to Back、幀丟失率和延遲的測試結(jié)果也非常令人滿足。從標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)發(fā)性能的測試來看，Cisco 3745的性能非常優(yōu)秀。
　　
　　Imix轉(zhuǎn)發(fā)達(dá)到線速
　　按照標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)發(fā)性能測試得出的結(jié)果，64字節(jié)的包轉(zhuǎn)發(fā)速率能夠很好的反映路由器的性能極限，但是用戶實際使用環(huán)境并非如此殘酷。首先，實際網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包長度不同，不同長度的數(shù)據(jù)包混合傳送，各自數(shù)量不同。其次，對于模塊化接入路由器來說，依靠CPU完成幾乎所有的工作。在64字節(jié)吞吐量測試和線速負(fù)載下64字節(jié)的幀丟失率測試中，由于CPU主頻限制，包括Cisco 3745在內(nèi)的很多路由器的CPU占用率都接近100%，路由器對控制臺的指令都不做響應(yīng)。路由器已經(jīng)無法對一些重要信息比如路由更新等做出及時反應(yīng)。
　　
　　而模擬真實互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)包分布情況，進(jìn)行吞吐量測試（Internet mix），結(jié)合路由器CPU占用情況，對于實際應(yīng)用來說更有指導(dǎo)意義。
　　
　　我們依照美國NLANR (National Library for Applied Network Research)對互聯(lián)網(wǎng)真實的統(tǒng)計分析得出的模型進(jìn)行了測試。在NLANR推薦的Imix分布模型中，需要將長度為64字節(jié)、594字節(jié)和1518字節(jié)的數(shù)據(jù)包混合在一起發(fā)送給被測設(shè)備。這三類數(shù)據(jù)包數(shù)量混合的比例依次為64字節(jié)：594字節(jié)：1518字節(jié)=7：4：1。
　　
　　在此項測試中我們使用了Spirent通信公司的AX/4000測試儀，按照上述的模型構(gòu)造傳輸流。在為時兩分鐘的測試中Cisco 3745路由器能夠雙向全雙工的線速轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。而這一過程中路由器的CPU平均占用率為50%左右。
　　
　　在這樣的基礎(chǔ)上我們又進(jìn)行了源地址過濾和單項的PAT測試，測試結(jié)果顯示在Imix的情況下都能夠達(dá)到線速。CPU的占用率也維持在比較低的水平上。PAT測試中我們模擬了1200個主機(jī)與一個外部主機(jī)的IP地址作映射，CPU平均占用率為44%。源地址過濾情況下的CPU占用率為60%左右。
　　
　　從上述的測試結(jié)果來看Cisco 3745路由器不僅僅能夠支持Imix雙向的線速轉(zhuǎn)發(fā)，同時CPU有能力支持其他應(yīng)用。
　　
　　路由收斂測試
　　在雙向全雙工的100%Imix負(fù)載的情況下，我們對Cisco 3745進(jìn)行了路由收斂測試，在路由器維護(hù)正常路由表時，沒有丟包，CPU的占用率沒有大幅度增長。
　　
　　在RIPv2的測試中我們模擬了一個1000條路由的網(wǎng)絡(luò)，Cisco 3745僅僅用了5秒左右就完成了撤銷和恢復(fù)所有路由的操作。CPU占用率顯示在50%左右。
　　
　　OSPF測試中，我們模擬了一個5000條路由的網(wǎng)絡(luò)，Cisco 3745用了8秒鐘完成了撤銷和恢復(fù)所有路由的操作。CPU占用率為50%左右。
　　
　　BGP4的測試中，我們模擬了5萬條路由的網(wǎng)絡(luò)，Cisco 3745用9秒鐘撤銷所有路由，用10秒實現(xiàn)恢復(fù)。可能是路由表太大的緣故，在路由更新的時候，CPU占用率接近極限，平時占用60%左右。
　　　

　　BGP4測試
　　一些采用Cache機(jī)制提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力的路由器中，假如軟件有問題，在轉(zhuǎn)發(fā)壓力較大時，往往無法在更新路由表的同時更新Cache表，導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)錯誤。在Cisco 3745路由器中采用了思科的CEF技術(shù)提高轉(zhuǎn)發(fā)性能，我們測試的時候始終沒有關(guān)閉這一功能。路由器在路由變化時，能迅速修改路由和轉(zhuǎn)發(fā)表。另外，路由測試中，流量是雙向線速的。非凡是發(fā)向模擬路由方向的數(shù)據(jù)包，每個數(shù)據(jù)包的目的IP地址都與路由表的每個路由相匹配。這種環(huán)境應(yīng)該是有比較大的查表轉(zhuǎn)發(fā)壓力的，但是從測試的結(jié)果看，增加路由表前后在轉(zhuǎn)發(fā)速率方面沒有變化。
　　
　　Cisco 3745的路由測試結(jié)果再次告訴我們它不僅僅勝任高速網(wǎng)絡(luò)連接和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，還有足夠余力來協(xié)調(diào)和治理其他服務(wù)模塊從而為分支辦公室提供更多服務(wù)。
　　
　　組播
　　我們的測試結(jié)果表明Cisco 3745至少可以支持1000個IGMPv2的組播組，（我們拿到的Cisco 3745僅提供了兩個以太網(wǎng)端口，而SmartBits的LAN 3101A一對端口最多支持的組播組數(shù)量是1000個）。
　　
　　我們并沒有在組播的其他測試中增加太多組播組，對很多企業(yè)以下測試已能說明Cisco 3745可以勝任。測試組播的混合轉(zhuǎn)發(fā)能力時，在組播流量中混入了50％背景流，在10個組播組情況下，512字節(jié)和1518字節(jié)的轉(zhuǎn)發(fā)速率都達(dá)到了線速，64字節(jié)達(dá)到了79.75%的結(jié)果。在組播的轉(zhuǎn)發(fā)延遲方面，10個組播組，25%的流量下，64字節(jié)的組播延遲為17.8祍，512字節(jié)為56.1祍，1518字節(jié)為137.1祍。10個組播組的加入和離開延遲測試結(jié)果是：64字節(jié)10個組播的加入時間是4.6ms，離開時間2秒。512字節(jié)加入0.737ms，離開時間為2.975秒，1518字節(jié)的加入時間為2.329ms，離開時間2秒。
　　
　　測試方法和環(huán)境
　　圖1是我們進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)發(fā)性能和組播性能測試的環(huán)境。我們使用了Spirent通信公司的SmartBits6000B和LAN3101A端口卡，使用Smartapplication 2.5完成標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)發(fā)性能測試，所有的測試都是在雙向全雙工條件下進(jìn)行的。我們用SmartMulticastIP 1.26進(jìn)行了組播測試。
　　　

　　圖1
　　

　　圖2
　　Imix 吞吐量測試、單向PAT性能測試、源地址過濾性能測試以及路由收斂測試的測試環(huán)境如圖2，我們借助了Spirent通信公司的AX4000完成測試。測試中我們使用了兩個Maxga模塊和兩個10/100M IF，并使用了AX/4000 4.4版軟件。在測試過程中除單向PAT和源地址過濾測試外，所有測試的流量都是雙向全雙工的100MbpsImix流量。路由收斂測試中我們僅從10.0.0.1網(wǎng)段向被測路由器發(fā)送路由信息，從模擬路由側(cè)發(fā)送的流量都直接指向20.0.0.0網(wǎng)段內(nèi)的主機(jī)。
　　
　　被測路由器Cisco 3745具備兩個固定的10/100Mbps以太網(wǎng)端口，3個WIC擴(kuò)展槽，和4個網(wǎng)絡(luò)接口插槽（大卡），2個高級服務(wù)集成擴(kuò)展（AIM)插槽。另外，路由器的內(nèi)存為128Mbps，CPU為R7000 350MHz，IOS版本為12.2 15T，為思科標(biāo)準(zhǔn)的隨機(jī)安裝軟件。

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