H3C S12518&S9512E核心交換機評測手記
測試亮點：
真實的100G處理平臺先進(jìn)的分布式緩存、處理機制虛擬化在網(wǎng)絡(luò)核心的真實應(yīng)用。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的規(guī)模在也在成倍的增長。伴隨應(yīng)用業(yè)務(wù)的不斷擴充，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模變得越來越大、組網(wǎng)的設(shè)備越來越復(fù)雜，如何評測現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)性能是否支持新業(yè)務(wù)擴充？如何評測新增網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能？諸如此類的問題都是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)者、業(yè)務(wù)運營商較為關(guān)注的問題。
與此同時，10G的萬兆網(wǎng)絡(luò)雖然在企業(yè)還沒普及，但100G的核心已經(jīng)在電信和一些行業(yè)級用戶中蠢蠢欲動了?？墒瞧渲械年P(guān)鍵設(shè)備——核心交換機是否可以滿足處理應(yīng)用的需求呢？目前有很多交換機廠商都在宣傳自己的模塊化核心交換機有多高的帶寬，背板具有成百上千個“G”的處理能力。可實際上呢？
目前模塊化交換機機框的背板上已經(jīng)沒有了轉(zhuǎn)發(fā)、路由的控制能力，只是起到接口板和控制板之間的簡單物理連接作用。物理層的連接自然可以提供很高的網(wǎng)絡(luò)帶寬和傳輸能力，可是無法實現(xiàn)鏈路層及網(wǎng)絡(luò)層的控制和轉(zhuǎn)發(fā)。
因此要想對核心交換機的真實轉(zhuǎn)發(fā)處理能力進(jìn)行測試，必須在插滿全部板卡的基礎(chǔ)上對交換機的滿框配置進(jìn)行性能測試。這也是對交換機廠商的測試能力的一個高端挑戰(zhàn)！即便是目前世界上最大規(guī)模的交換機廠商要想時常組織如此大規(guī)模的測試也是一件難以完成的事情。
此次《網(wǎng)絡(luò)世界》記者有幸見證了在思博倫通訊測試儀表廠商協(xié)助下，H3C舉行的一次H3C S12518（以下簡稱S12518）和H3C S9512E（以下簡稱S9512E）核心交換機評測活動。在此次評測中共使用了6臺TestCenter SPT-9000A測試儀表，64塊2×10GE網(wǎng)絡(luò)測試板卡和256個10GE光模塊。
S12518核心交換機目前最高可以支持128個線速萬兆接口，因此測試中采用了6臺TestCenter SPT-9000A測試儀表，64塊2×10GE網(wǎng)絡(luò)測試板卡。S9512E核心交換機目前最高可以支持48個萬兆線速接口，測試中采用了3臺TestCenter SPT-9000A測試儀表，24塊2×10GE網(wǎng)絡(luò)測試板卡。
轉(zhuǎn)發(fā)性能的完美體現(xiàn)
1、二、三層轉(zhuǎn)發(fā)性能
在轉(zhuǎn)發(fā)性能測試中，分別對S12518和S9512E的二層數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)、三層IPv4數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)和三層IPv6數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)性能進(jìn)行了測試。測試時除采用RFC 2544規(guī)定的64Byte、128Byte、256Byte、512Byte、1024Byte、1280Byte及1518Byte七種標(biāo)準(zhǔn)包長外，還采用了有利于數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)備份及流媒體視頻傳輸?shù)拈L字節(jié)數(shù)據(jù)包長9216Byte來共同進(jìn)行測試。
而且考慮到核心交換機在實際應(yīng)用中的特點，每個端口并不是個固定對某一個端口進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，而是可以和交換機上所有端口進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。因此測試時不是采用“點對點”的模式進(jìn)行設(shè)置，而是采用了更加嚴(yán)格的“全網(wǎng)狀”測試模式，被測試的每個端口均會與其它所有端口進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)輸。這也將更進(jìn)一步的加重交換機的轉(zhuǎn)發(fā)處理負(fù)擔(dān)。
即便是在“滿端口”“全網(wǎng)狀”這種極端負(fù)載狀態(tài)下，H3C的測試工程師同樣表現(xiàn)出了對自己產(chǎn)品的強大自信，在TestCenter的控制端上設(shè)置了120秒線速轉(zhuǎn)發(fā)下，丟包率的測試項，來測試在“滿端口”“全網(wǎng)狀”下S12518和S9512E的線速轉(zhuǎn)發(fā)性能。
實際的測試成績也為H3C交上了一份滿意的答卷：觀察測試儀器生成的測試報告，S12518和S9512E測試結(jié)果均為不丟包。為了使大家有一個更加感性的認(rèn)識，記者依據(jù)詳細(xì)測試結(jié)果整理了一個S12518和S9512E轉(zhuǎn)發(fā)性能測試圖表（參見圖1）以供大家參考。
2、組播復(fù)制性能
在組播復(fù)制性能測試時設(shè)置在IPv4和IPv6下，S12518由1個萬兆端口向其余127個萬兆端口發(fā)送組播數(shù)據(jù)，S9512E由1個萬兆端口向其余47個萬兆端口發(fā)送組播數(shù)據(jù)。測試在128Byte、256Byte、512Byte、1024Byte、1280Byte、1518Byte及9216Byte數(shù)據(jù)包長度下，S12518和S9512E的組播復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)性能，測試同樣在丟包率的測試項下進(jìn)行。
測試結(jié)果顯示S12518和S9512E組播的線速轉(zhuǎn)發(fā)丟包率依然為“0”，S12518的組播流量可以在其127個萬兆端口中成功復(fù)制，轉(zhuǎn)發(fā)速率最高可以達(dá)到8446057.51pps，S9512E的組播流量可以在其47個萬兆端口中成功復(fù)制，轉(zhuǎn)發(fā)速率同樣最高可以達(dá)到8446057.51pps。組播性能同樣優(yōu)秀。
圖1：S12518和S9512E轉(zhuǎn)發(fā)性能測試圖表
3、MPLS轉(zhuǎn)發(fā)性能
MPLS能夠很容易地實現(xiàn)IP與ATM、幀中繼等二層網(wǎng)絡(luò)的無縫融合，并為服務(wù)質(zhì)量（QoS，Quality of Service）、流量工程（TE，Traffic Engineering）、虛擬專用網(wǎng)（VPN，Virtual Private Network）等應(yīng)用提供更好的解決方案，因此在電信等網(wǎng)絡(luò)中被廣泛采用。
本次H3C也對S12518的128個萬兆端口和S9512E的48個萬兆端口MPLS轉(zhuǎn)發(fā)性能進(jìn)行了測試。測試時，設(shè)備上配置OSPF路由、MPLS 和 LDP，每個接口都使能MPLS、LDP功能。每個儀器端口創(chuàng)建1個路由器，每個路由器發(fā)布10條路由，創(chuàng)建與對應(yīng)的LDP。在各LDP間建立fullmesh測試流量，還是選擇丟包率的測試項，進(jìn)行120秒的線速轉(zhuǎn)發(fā)測試。
測試結(jié)果中S12518和S9512E的線速轉(zhuǎn)發(fā)丟包率還是0，轉(zhuǎn)發(fā)速率結(jié)果可以參見圖3測試成績。MPLS轉(zhuǎn)發(fā)性能依然優(yōu)秀。
由測試結(jié)果可以得知，S12518在二層、三層IPv4滿端口全線速時，其128個萬兆光纖接口的最大轉(zhuǎn)發(fā)速率(64Byte下)為1904761904fps(1904761904pps)，在IPv6測試中數(shù)據(jù)包的最小長度為78Byte，轉(zhuǎn)發(fā)速率為1632653061pps，同樣沒有丟包現(xiàn)象發(fā)生。而這一成績也是目前已知的核心交換機轉(zhuǎn)發(fā)性能的最高成績。
而S12500系列數(shù)據(jù)中心級核心交換機設(shè)計之初就考慮到了數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)模型的需求，一方面為每萬兆端口設(shè)計256MB的緩存空間，另外采用分布式緩存機制，在多端口對一端口高速突發(fā)流量情況下更能夠充分利用端口的緩存空間。
先進(jìn)的分布式緩存、處理機制
據(jù)H3C工程師介紹，S12518之所以具備如此高的滿框轉(zhuǎn)發(fā)性能，和其最新采用的精確調(diào)度處理機制是分不開的。這種最新技術(shù)不但極大的提高的交換機的轉(zhuǎn)發(fā)處理能力，還可以有效的增強交換機的數(shù)據(jù)緩存功能。S12500 每個10GE 端口均提供256MB大緩存，可以實現(xiàn)200ms以上的緩存時間，可以平滑吸收數(shù)據(jù)中心等網(wǎng)路突發(fā)流量。S12500通過采用精確調(diào)度和分布式緩存，有效利用分布在各線卡上的緩存，能吸收更多的突發(fā)業(yè)務(wù)流量，增強數(shù)據(jù)中心持續(xù)業(yè)務(wù)能力。
由測試結(jié)果可以了解：在實際測試中，S12500的最大緩存時間可以達(dá)到309.38ms。這項測試的意義在于：隨著Internet技術(shù)的興起，數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)模型逐步轉(zhuǎn)變?yōu)锽/S（Browser/Server）模型。而 B/S 應(yīng)用模型，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提出更高的性能要求，成千上百臺服務(wù)器同時響應(yīng)相關(guān)的運算指令，這種網(wǎng)絡(luò)模型決定了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的必須要有很強的緩存能力。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化的真實應(yīng)用
目前“虛擬化”雖然被熱炒，但在實際應(yīng)用中還沒有很成功的實例。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化呢？它所帶來的也是一座美麗的“空中樓閣”嗎？H3C的S12518和S9512E為我們帶來了一個完全不同的答案。那就是它們具備的“IRF2”——“智能彈性技術(shù)”功能。
IRF2功能簡單的說，是把多臺物理設(shè)備互相連接起來，使其成為一臺統(tǒng)一的邏輯設(shè)備。這樣無論在管理還是在使用上就成為了一個整體。也就是說，用戶可以將這多臺設(shè)備看成一臺單一設(shè)備進(jìn)行管理和使用。這樣一來，IRF可以為用戶帶來以下好處：
簡化管理：IRF架構(gòu)形成之后，可以連接到任何一臺設(shè)備的任何一個端口就以登錄統(tǒng)一的邏輯設(shè)備，通過對單臺設(shè)備的配置達(dá)到管理整個智能彈性系統(tǒng)以及系統(tǒng)內(nèi)所有成員設(shè)備的效果，而不用物理連接到每臺成員設(shè)備上分別對它們進(jìn)行配置和管理。
簡化業(yè)務(wù)：IRF形成的邏輯設(shè)備中運行的各種控制協(xié)議也是作為單一設(shè)備統(tǒng)一運行的，例如路由協(xié)議會作為單一設(shè)備統(tǒng)一計算，而隨著跨設(shè)備鏈路聚合技術(shù)的應(yīng)用，可以替代原有的生成樹協(xié)議，這樣就可以省去了設(shè)備間大量協(xié)議報文的交互，簡化了網(wǎng)絡(luò)運行，縮短了網(wǎng)絡(luò)動蕩時的收斂時間。
彈性擴展：可以按照用戶需求實現(xiàn)彈性擴展，保證用戶投資。并且新增的設(shè)備加入或離開IRF架構(gòu)時可以實現(xiàn)“熱插拔”，不影響其他設(shè)備的正常運行。
高可靠性：IRF的高可靠性體現(xiàn)在鏈路，設(shè)備和協(xié)議三個方面。成員設(shè)備之間物理端口支持聚合功能，IRF系統(tǒng)和上、下層設(shè)備之間的物理連接也支持聚合功能，這樣通過多鏈路備份提高了鏈路的可靠性；IRF系統(tǒng)由多臺成員設(shè)備組成，Master設(shè)備負(fù)責(zé)系統(tǒng)的運行、管理和維護(hù)，Slave設(shè)備在作為備份的同時也可以處理業(yè)務(wù)，一旦Master設(shè)備故障，系統(tǒng)會迅速自動選舉新的Master，以保證通過系統(tǒng)的業(yè)務(wù)不中斷，從而實現(xiàn)了設(shè)備級的1:N備份；IRF系統(tǒng)有實時的協(xié)議熱備份功能，負(fù)責(zé)將協(xié)議的配置信息備份到其他所有成員設(shè)備，從而實現(xiàn)1:N的協(xié)議可靠性。
高性能：對于高端交換機來說，性能和端口密度的提升會受到硬件結(jié)構(gòu)的限制。而IRF系統(tǒng)的性能和端口密度是IRF內(nèi)部所有設(shè)備性能和端口數(shù)量的總和。因此，IRF技術(shù)能夠輕易的將設(shè)備的核心交換能力、用戶端口的密度擴大數(shù)倍，從而大幅度提高了設(shè)備的性能。
多業(yè)務(wù)：IRF支持包括IPv4、IPv6、MPLS、安全特性、OAA插卡、高可用性等全部交換機特性，并且能夠高效穩(wěn)定地運行這些功能，大大擴展了IRF設(shè)備的應(yīng)用范圍。
上面介紹了那么多“IRF”功能的好處，那它的實際性能呢？H3C測試工程師通過“鏈路故障快速切換”測試為我們對S12518和S9512E的IRF2功能進(jìn)行了實際的驗證。
測試中，為S12518開啟IRF2功能后，將兩臺S12518配置在同一個IRF組中。這時可以發(fā)現(xiàn)兩臺設(shè)備被虛擬成一臺設(shè)備，端口容量擴大一倍，通過一個管理接口、界面進(jìn)行管理，整個IRF系統(tǒng)只有一塊主用主控板，其他主控板為備用。
然后在IRF上配置兩臺設(shè)備的跨框聚合，并發(fā)流量進(jìn)行驗證，結(jié)果表明：報文可以通過IRF實現(xiàn)三層轉(zhuǎn)發(fā)。流量在聚合鏈路上負(fù)荷分擔(dān)，沒有被阻塞的端口。
再模擬其中一條鏈路中斷，并記錄流量中斷丟包時長。以前未采用IRF技術(shù)時此項工作通常由路由收斂功能完成，丟包時間往往達(dá)到十幾秒乃至數(shù)十秒以上對網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定傳輸能力具有很大的影響，而現(xiàn)在采用了IRF技術(shù)后，丟包時間極大的縮短，實際測試結(jié)果均小于10毫秒。
S9512E也支持同樣的IRF2功能。測試中S9512E的鏈路中斷丟包時間為0.94毫秒。在鏈路恢復(fù)丟包時間最長為0.23毫秒，最短為0.17毫秒。
真實能力，責(zé)任精神
在本次H3C S12518&9512E核心交換機評測過程中，記者見到的不僅是核心交換機在滿框全負(fù)載下的真實測試成績，更感受到了H3C研發(fā)測試工程師那種負(fù)責(zé)任的精神。在與測試工程師交談中可以了解，在交換機處理性能及可靠性的每一次提升中都浸透著工程師們辛勤研發(fā)的汗水。雖然整個測試是在短短的三天內(nèi)就非常順利的完成了，可在這背后的是H3C工程師們幾年如一日的辛苦工作。我只想說的是：只有這種認(rèn)真負(fù)責(zé)的精神，才能為我們帶來最高性能的產(chǎn)品！
具體測試數(shù)據(jù)表明：S12518的鏈路中斷丟包時間最長為0.97毫秒，最短為0.88毫秒。在鏈路恢復(fù)丟包時間更短，最長為0.24毫秒，最短為0.23毫秒。這樣的結(jié)果，即便是在進(jìn)行對網(wǎng)絡(luò)要求較高的視頻流量傳輸時，也不會產(chǎn)生出過大的影響。
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