萬兆交換機系列評測——TG-NETS5100 Series

??? 當前計算機雖然普遍具備千兆的網絡接口，但實際的傳輸速率往往無法達到。即便如此，也已經令企業的千兆網絡不堪重負。如何才能令企業網絡平滑向萬兆過渡，這個問題也一直困擾著企業的網絡管理者們。在萬兆網絡建設中，匯聚層網絡接入產品起到了十分重要的作用。在數據中心中的交換匯聚、萬兆核心網絡接入以及中小企業中的核心交換等多種網絡應用之中均有萬兆交換機的身影。可以這樣說萬兆交換機的正確選擇關系到萬兆網絡建設的成敗。但是目前萬兆網絡交換產品的種類眾多，何種產品適于什么應用目前也沒有一個十分明確的定義。

? ? TG-NET的S5100 Series（以下簡稱S5100）是其新近推出的一款中高端的萬兆網絡產品。其物理尺寸為44.0×4.5×28.5（厘米）（1U），具備24個千兆光電端口，48個千兆光電端口，2個萬兆擴展插槽（最大提供4個SFP+萬兆以太網端口），以及1以太網管理配置端口。

S5100系列交換機目前推出四款型號：

性能：應用的基礎

??? 評測要基于應用，脫離應用的評測是不具備指導意義的。因此本次評測實驗室通過IXIA XM12測試儀表配合IXIA AutoMate測試軟件，搭建了三種不同的測試用例對萬兆交換機進行了評測。

圖1：萬兆交換機測試拓撲圖

（一）數據中心萬兆應用吞吐量

???? 由于數據中心網絡中，萬兆交換機主要應用在二層千兆到萬兆網絡的匯聚方面，因此本項測試主要考查的是交換機的二十個千兆網絡接口向兩個萬兆網絡接口匯聚進行二層數據傳輸的能力。所以設置上統一劃分一個VLAN，二十個千兆電口對兩個萬兆光纖接口進行雙向全雙工數據傳輸，以測試交換機在進行萬兆時的數據傳輸吐能力。

??? 具體測試方法如下：

??? 在測試儀表上分別設置兩組每組10個千兆電口和一個萬兆光口互連，端口設置為自協商，依照RFC2544標準對20個千兆電口和兩個萬兆光口的二層吞吐量進行雙向全雙工測試。

??? 本次評測中，依據國家頒布的GB/T 21671-2008《基于以太網技術的局域網系統驗收測評規范》（下面簡稱為“測評規范”）對萬兆交換機的吞吐量進行了測評。但由于目前國家頒布的“測評規范”中最高只規定了千兆以太網的吞吐率，對萬兆網絡的吞吐性能目前還未做出明確規范。但是作為萬兆交換產品，其主要網絡接口也是由千兆接口構成，萬兆接口數目較少。因此在尚無萬兆網絡接口吞吐量測試規范的前提下本次評測中暫時依據“測評規范”中千兆網絡產品吞吐量要求進行評測。在“測評規范”中規定：在數據包最小（64Byte）時的吞吐量不得小于70%，在大數據包（1518Byte）時吞吐量不得小于99%。這個要求在通常網絡點對點傳輸中完全可以滿足用戶的應用需求，但是在數據中心由其是一些處理高性能運算的數據中心中，這個要求就有些偏低了！因為在數據中心中不但要考慮用戶數據的傳輸，還要考慮分布運算、虛擬化、數據檢索、存儲備份等一系列網絡應用。在數據中心的小包（512Byte以下）數據量要遠遠超過普通網絡的小包數據量。因此在512Byte下85%的吞吐量要求就有些過低了。在這樣的吞吐量下有可能會引發服務器響應中斷、數據反復重新傳輸等一系列問題，嚴重時會導致數據中心全面癱瘓。因此在數據中心應用時，小包數據的吞吐量最好也要有較高要求。S5100產品均提供了最大9216Byte的巨型幀支持能力。而在數據中心在數據庫備份、流媒體或大文件傳輸時，往往會應用到9000Byte以上的超長幀來進行傳輸，這種超長幀可以有效減低服務器及等多種網絡應用處理產品的處理速率，增強網絡處理能力。因此超長幀支持能力也是數據中心萬兆交換機所必備的能力之一。

（二）中小企業萬兆核心應用吞吐量

????? 中小企業中，通過萬兆交換機的級聯、堆疊可以有效的組成一個具備萬兆傳輸速率的核心網絡，而且在企業發展具有真正的核心交換機后，這些萬兆交換機也不會浪費，可以繼續使用。因此萬兆交換機拓展將是中小企業升級到萬兆網絡的一條十分有效的“捷徑”。

???? 在中小企業核心，數據將全部由此進行轉發，因此存在非常高的數據轉發應用需求，而當網絡規模足夠大，不得不劃分VLAN以減小廣播所造成的影響時，只有借助三層交換機才能實現VLAN間的線速路由。三層交換機可以將IP地址信息用于網絡路徑選擇，并實現不同網段間數據的線速交換。另外，借助三層交換機還可以設置訪問列表，限制VLAN間的訪問，保障敏感部門的安全。因此，作為核心交換機，有必要考查其的三層交換能力。所以設置每個端口為一個VLAN，對交換機所有端口設置三層靜態路由，交換機所有端口互連，進行雙向全雙工測試。

??? 具體測試方法如下：

??? 在測試儀表上設置24個千兆電口和兩個萬兆光口分別兩兩互連，端口設置為自協商，依照RFC2544標準對24個千兆電口和兩個萬兆光口的二層吞吐量進行雙向全雙工測試。

??? 在網絡核心應用中，“測評規范”的適用性同樣需要再次深究。網絡的核心層同樣是一個數據高度密集的地區。即便在中小企業中，網絡核心的小包流量也會居高不下。盡可能高的小數據包處理速率同樣將是網絡穩定運行的保障。

（三）萬兆核心網絡，匯聚接入交換應用吞吐量

???? 在企業萬兆核心網絡匯聚接入中，最理想是采用結構簡單、轉發速率高的二層網絡結構來進行數據傳輸，因此需要對交換機的二層整體數據轉發能力進行測試。所以設置上統一劃分一個VLAN，交換機所有端口互連，進行雙向全雙工測試。

???? 具體測試方法如下：

??? 在測試儀表上設置24個千兆電口和兩個萬兆光口分別兩兩互連，端口設置為自協商，依照RFC2544標準對24個千兆電口和兩個萬兆光口的三層吞吐量進行雙向全雙工測試。

圖2：網絡性能吞吐量測試圖表

??? 通過圖2網絡性能吞吐量測試圖表我們可以了解，S5100在不同網絡應用的64Byte ~ 1518Byte這7個RFC2544標準包長的測試中，吞吐量均為100%。網絡處理性能不俗。

（四）萬兆交換機時延及Mac緩存地址長度

????? Mac緩存地址是一個十分重要又十分容易被人忽視的測試。說它重要，是因為在應用中Mac緩存地址不足會引發交換機反復發出ARP請求，嚴重的話還會引發ARP風暴，產生全網癱瘓。而Mac緩存地址也不是越長越好，過長的Mac地址會增加交換機的尋址時間，加長轉發時延時間，同樣對網絡傳輸性能產生影響。因此適當的緩存地址是交換機穩定運行的保障。因此本次評測中將萬兆交換機的時延及Mac緩存地址長度放在一起進行綜合評測。與“測評規范”中規定的70%吞吐量下時延的要求不同。本次評測中，在10%吞吐量和90%吞吐量兩種不同負載下，對交換機的時延進行測試。同時還對交換機在三層網絡交換時的時延同時進行了比對。

表1：萬兆交換機時延及Mac緩存地址長度對比表

??? 從表1的萬兆交換機時延及Mac緩存地址長度對比表中可以看出，S5100最多可以同時允許12936個網絡設備與其進行數據交換，具備較強的設備交換控制能力。

??? 最低時延為二層交換模式，輕載狀態下64Byte時的3201納秒，最高時延為三層交換模式，輕載狀態下1518Byte時的14324納秒。二層交換與三層交換時延結果相差不大，輕載狀態與重載狀態結果相差也不明顯。以上結果表明S5100具有很強而且穩定的數據傳輸處理能力，顯示了出色的數據包處理性能。

功能：應用的保障

??? 用戶在選擇交換機的時候，不但要考慮性能，還要考慮其的功能及管理能力。

??? 本次測試中，將交換機的功能劃分為了“端口管理”、“路由協議支持”、“安全功能”、“管理方式”這四大部分。并依據產品技術白皮書及相關技術資料對各款產品的功能進行了整理。（參見表2：萬兆交換機功能對比表）

??? 在數據中心萬兆應用中，不但要考慮其的傳輸性能，還要對服務器、虛擬化、網絡存儲、連接安全性等多方面去進行考慮。這就需要比較全面的端口管理及路由支持功能，并且對安全功能也會有較高的需求。通過功能對比列表可以看出S5100無論是在端口管理還是路由協議上均有較全面的支持。

??? 在中小企業萬兆核心應用中交換機也有VLAN劃分、ARP攻擊削減、路由協議支持、流量管理等多種要求。在這方面S5100可以很好的進行滿足，而S5100所具備的“集群交換技術”最多可將10個S5100交換機互連在一起，構成單一邏輯設備。并可將不同機型混合部署在集群交換配置中，以提供多種端口類型和密度選項。同時還可以提供跨交換機的鏈路匯聚能力：跨交換機的鏈路匯聚功能可以通過集群交換配置，在兩個設備之間建立冗余的鏈路匯聚連接，從而提高可靠性和可用性。

抉擇：應用的選擇

??? TG-NET S5100 Series：不俗的性能、多種安全控制及管理能力。創新的虛擬網絡連接能力。因此推薦作為企業萬兆交換機應用。

媒體報道：http://net.yesky.com/97/34532097.shtml