随着网络技术的发展，网络应用的规模在也在成倍的增长。伴随应用业务的不断扩充，网络的规模变得越来越大、组网的设备越来越复杂，如何评测现有网络性能是否支持新业务扩充？如何评测新增网络设备的性能？
诸如此类的问题都是网络建设者、业务运营商较为关注的问题。与此同时，10G的万兆网络虽然在企业还没普及，但100G的核心已经在电信和一些行业级用户中蠢蠢欲动了。可是其中的关键设备——核心交换机是否可以满足处理应用的需求呢？目前有很多交换机厂商都在宣传自己的模块化核心交换机有多高的带宽，背板具有成百上千个“G”的处理能力。
可实际上呢？目前模块化交换机机框的背板上已经没有了转发、路由的控制能力，只是起到接口板和控制板之间的简单物理连接作用。物理层的连接自然可以提供很高的网络带宽和传输能力，可是无法实现链路层及网络层的控制和转发。
因此要想对核心交换机的真实转发处理能力进行测试，必须在插满全部板卡的基础上对交换机的满框配置进行性能测试。这也是对交换机厂商的测试能力的一个高端挑战！即便是目前世界上最大规模的交换机厂商要想时常组织如此大规模的测试也是一件难以完成的事情。
此次有幸见证了在思博伦通讯测试仪表厂商协助下，H3C举行的一次H3C S12518（以下简称S12518）和H3C S9512E（以下简称S9512E）核心交换机评测活动。在此次评测中共使用了6台TestCenter SPT-9000A测试仪表，64块2×10GE网络测试板卡和256个10GE光模块。测试场景图参见图1、图2。
图1：H3C S12518核心交换机测试场景实拍图
图2：H3C S9512E核心交换机测试场景实拍图
S12518核心交换机目前最高可以支持128个线速万兆接口，因此测试中采用了6台TestCenter SPT-9000A测试仪表，64块2×10GE网络测试板卡。S9512E核心交换机目前最高可以支持48个万兆线速接口，测试中采用了3台TestCenter SPT-9000A测试仪表，24块2×10GE网络测试板卡。
转发性能的完美体现
1、二、三层转发性能
在转发性能测试中，分别对S12518和S9512E的二层数据帧转发、三层IPv4数据包转发和三层IPv6数据包转发性能进行了测试。测试时除采用RFC 2544规定的64Byte、128Byte、256Byte、512Byte、1024Byte、1280Byte及1518Byte七种标准包长外，还采用了有利于数据中心数据备份及流媒体视频传输的长字节数据包长9216Byte来共同进行测试。而且考虑到核心交换机在实际应用中的特点，每个端口并不是个固定对某一个端口进行数据转发，而是可以和交换机上所有端口进行数据转发。因此测试时不是采用“点对点”的模式进行设置，而是采用了更加严格的“全网状”测试模式，被测试的每个端口均会与其它所有端口进行数据转输。这也将更进一步的加重交换机的转发处理负担。
即便是在“满端口”“全网状”这种极端负载状态下，H3C的测试工程师同样表现出了对自己产品的强大自信，在TestCenter的控制端上设置了120秒线速转发下，丢包率的测试项，来测试在“满端口”“全网状”下S12518和S9512E的线速转发性能。
实际的测试成绩也为H3C交上了一份满意的答卷：观察测试仪器生成的测试报告，S12518和S9512E测试结果均为不丢包。为了使大家有一个更加感性的认识，记者依据详细测试结果整理了一个S12518和S9512E转发性能测试图表（参见图3）以供大家参考。
图3：S12518和S9512E转发性能测试图表
由测试结果可以得知，S12518在二层、三层IPv4满端口全线速时，其128个万兆光纤接口的最大转发速率（64Byte下）为1904761904fps（1904761904pps），在IPv6测试中数据包的最小长度为78Byte，转发速率为1632653061pps，同样没有丢包现象发生。而这一成绩也是目前已知的核心交换机转发性能的最高成绩。
2、组播复制性能
在组播复制性能测试时设置在IPv4和IPv6下，S12518由1个万兆端口向其余127个万兆端口发送组播数据，S9512E由1个万兆端口向其余47个万兆端口发送组播数据。测试在128Byte、256Byte、512Byte、1024Byte、1280Byte、1518Byte及9216Byte数据包长度下，S12518和S9512E的组播复制转发性能，测试同样在丢包率的测试项下进行。
测试结果显示S12518和S9512E组播的线速转发丢包率依然为“0”，S12518的组播流量可以在其127个万兆端口中成功复制，转发速率最高可以达到8446057.51pps，S9512E的组播流量可以在其47个万兆端口中成功复制，转发速率同样最高可以达到8446057.51pps。组播性能同样优秀。
3、MPLS转发性能
MPLS能够很容易地实现IP与ATM、帧中继等二层网络的无缝融合，并为服务质量（QoS，Quality of Service）、流量工程（TE，Traffic Engineering）、虚拟专用网（VPN，Virtual Private Network）等应用提供更好的解决方案，因此在电信等网络中被广泛采用。本次H3C也对S12518的128个万兆端口和S9512E的48个万兆端口MPLS转发性能进行了测试。测试时，设备上配置OSPF路由、MPLS 和 LDP，每个接口都使能MPLS、LDP功能。每个仪器端口创建1个路由器，每个路由器发布10条路由，创建与对应的LDP。在各LDP间建立fullmesh测试流量，还是选择丢包率的测试项，进行120秒的线速转发测试。
测试结果中S12518和S9512E的线速转发丢包率还是0，转发速率结果可以参见图3测试成绩。MPLS转发性能依然优秀。
先进的分布式缓存、处理机制
据H3C工程师介绍，S12518之所以具备如此高的满框转发性能，和其最新采用的精确调度处理机制是分不开的。这种最新技术不但极大的提高的交换机的转发处理能力，还可以有效的增强交换机的数据缓存功能。S12500每个10GE端口均提供256MB大缓存，可以实现200ms以上的缓存时间，可以平滑吸收数据中心等网路突发流量。S12500通过采用精确调度和分布式缓存，有效利用分布在各线卡上的缓存，能吸收更多的突发业务流量，增强数据中心持续业务能力。
由测试结果可以了解：在实际测试中，S12500的最大缓存时间可以达到309.38ms。这项测试的意义在于：随着Internet技术的兴起，数据中心的网络模型逐步转变为B/S（Browser/Server）模型。而B/S应用模型，对网络设备提出更高的性能要求，成千上百台服务器同时响应相关的运算指令，这种网络模型决定了网络设备的必须要有很强的缓存能力。而S12500系列数据中心级核心交换机设计之初就考虑到了数据中心业务模型的需求，一方面为每万兆端口设计256MB的缓存空间，另外采用分布式缓存机制，在多端口对一端口高速突发流量情况下更能够充分利用端口的缓存空间。
网络设备虚拟化的真实应用
目前“虚拟化”虽然被热炒，但在实际应用中还没有很成功的实例。网络设备虚拟化呢？它所带来的也是一座美丽的“空中楼阁”吗？H3C的S12518和S9512E为我们带来了一个完全不同的答案。那就是它们具备的“IRF2”——“智能弹性技术”功能。
IRF2功能简单的说，是把多台物理设备互相连接起来，使其成为一台统一的逻辑设备。这样无论在管理还是在使用上就成为了一个整体。也就是说，用户可以将这多台设备看成一台单一设备进行管理和使用。这样一来，IRF可以为用户带来以下好处：
简化管理：IRF架构形成之后，可以连接到任何一台设备的任何一个端口就以登录统一的逻辑设备，通过对单台设备的配置达到管理整个智能弹性系统以及系统内所有成员设备的效果，而不用物理连接到每台成员设备上分别对它们进行配置和管理。
简化业务：IRF形成的逻辑设备中运行的各种控制协议也是作为单一设备统一运行的，例如路由协议会作为单一设备统一计算，而随着跨设备链路聚合技术的应用，可以替代原有的生成树协议，这样就可以省去了设备间大量协议报文的交互，简化了网络运行，缩短了网络动荡时的收敛时间。
弹性扩展：可以按照用户需求实现弹性扩展，保证用户投资。并且新增的设备加入或离开IRF架构时可以实现“热插拔”，不影响其他设备的正常运行。
高可靠性：IRF的高可靠性体现在链路，设备和协议三个方面。成员设备之间物理端口支持聚合功能，IRF系统和上、下层设备之间的物理连接也支持聚合功能，这样通过多链路备份提高了链路的可靠性；IRF系统由多台成员设备组成，Master设备负责系统的运行、管理和维护，Slave设备在作为备份的同时也可以处理业务，一旦Master设备故障，系统会迅速自动选举新的Master，以保证通过系统的业务不中断，从而实现了设备级的1:N备份；IRF系统有实时的协议热备份功能，负责将协议的配置信息备份到其他所有成员设备，从而实现1:N的协议可靠性。
高性能 对于高端交换机来说，性能和端口密度的提升会受到硬件结构的限制。而IRF系统的性能和端口密度是IRF内部所有设备性能和端口数量的总和。因此，IRF技术能够轻易的将设备的核心交换能力、用户端口的密度扩大数倍，从而大幅度提高了设备的性能。
多业务：IRF支持包括IPv4、IPv6、MPLS、安全特性、OAA插卡、高可用性等全部交换机特性，并且能够高效稳定地运行这些功能，大大扩展了IRF设备的应用范围。
上面介绍了那么多“IRF”功能的好处，那它的实际性能呢？H3C测试工程师通过“链路故障快速切换”测试为我们对S12518和S9512E的IRF2功能进行了实际的验证。
测试中，为S12518开启IRF2功能后，将两台S12518配置在同一个IRF组中。这时可以发现两台设备被虚拟成一台设备，端口容量扩大一倍，通过一个管理接口、界面进行管理，整个IRF系统只有一块主用主控板，其他主控板为备用。
然后在IRF上配置两台设备的跨框聚合，并发流量进行验证，结果表明：报文可以通过IRF实现三层转发。流量在聚合链路上负荷分担，没有被阻塞的端口。
再模拟其中一条链路中断，并记录流量中断丢包时长。以前未采用IRF技术时此项工作通常由路由收敛功能完成，丢包时间往往达到十几秒乃至数十秒以上对网络的稳定传输能力具有很大的影响，而现在采用了IRF技术后，丢包时间极大的缩短，实际测试结果均小于10毫秒。具体测试数据表明：S12518的链路中断丢包时间最长为0.97毫秒，最短为0.88毫秒。在链路恢复丢包时间更短，最长为0.24毫秒，最短为0.23毫秒。这样的结果，即便是在进行对网络要求较高的视频流量传输时，也不会产生出过大的影响。
S9512E也支持同样的IRF2功能。测试中S9512E的链路中断丢包时间为0.94毫秒。在链路恢复丢包时间最长为0.23毫秒，最短为0.17毫秒。
真实能力，责任精神
在本次H3C S12518&9512E核心交换机评测过程中，记者见到的不仅是核心交换机在满框全负载下的真实测试成绩，更感受到了H3C研发测试工程师那种负责任的精神。在与测试工程师交谈中可以了解，在交换机处理性能及可靠性的每一次提升中都浸透着工程师们辛勤研发的汗水。虽然整个测试是在短短的三天内就非常顺利的完成了，可在这背后的是H3C工程师们几年如一日的辛苦工作。我只想说的是：只有这种认真负责的精神，才能为我们带来最高性能的产品！
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