Cisco 3745路由器基础性能测试报告

2019-11-05 00:30:56

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供稿：网友

　　思科系统公司新近推出了全方位服务分支机构解决方案—FSB( Full Services Branch)，FSB带来的是对低端通用模块化路由器应用和定位的新理念。路由器不仅仅要提供广域网连接的功能，更重要的是为大型企业的分支机构提供集成的语音、内容服务、安全和低密度交换等多种服务。在电子商务时代，不使任何一个分支机构因为位置偏远，而让IT应用的魅力有任何衰减。
　　
　　根据思科公司的介绍，网络连接能力的强弱，不再是FSB所代表的新一代模块化接入路由器的主要卖点。就以3745为例，思科3745更多亮点会在功能上。但是从我们对思科FSB旗舰产品3745路由器的基础性能测试结果看，FSB代表的新一代模块化接入路由器有着优异的性能。在Imix（互联网混合数据包）情况下能够实现线速转发。
　　
　　新卖点无法掩饰Cisco 3745出色性能的光辉，新的理念服务首先是建立在高性能的坚实基础上。
　　
　　标准转发逼近线速
　　我们此次测试的Cisco 3745路由器本身提供了两个固定配置的10/100Mbps端口，我们使用思博伦通信公司的SmartBits 6000B对该路由器依照RFC2544规定进行了转发性能测试。
　　
　　从吞吐量测试结果来看，Cisco 3745能够在64字节时达到294118pps的转发速率，两个百兆以太网端口双向通信速率为98.82%，逼近线速。参照思科官方提供的3745路由器的转发能力为225kpps，这一数据高出20%。Cisco 3745使用CPU的主频为350MHz的MipS RISC CPU，单单从主频来看配置并不很高。512字节和1518字节的百兆端口双向全双工测试都达到了线速。
　　　

　　从表中看到，Back to Back、帧丢失率和延迟的测试结果也非常令人满足。从标准转发性能的测试来看，Cisco 3745的性能非常优秀。
　　
　　Imix转发达到线速
　　按照标准的转发性能测试得出的结果，64字节的包转发速率能够很好的反映路由器的性能极限，但是用户实际使用环境并非如此残酷。首先，实际网络中的数据包长度不同，不同长度的数据包混合传送，各自数量不同。其次，对于模块化接入路由器来说，依靠CPU完成几乎所有的工作。在64字节吞吐量测试和线速负载下64字节的帧丢失率测试中，由于CPU主频限制，包括Cisco 3745在内的很多路由器的CPU占用率都接近100%，路由器对控制台的指令都不做响应。路由器已经无法对一些重要信息比如路由更新等做出及时反应。
　　
　　而模拟真实互联网上的数据包分布情况，进行吞吐量测试（Internet mix），结合路由器CPU占用情况，对于实际应用来说更有指导意义。
　　
　　我们依照美国NLANR (National Library for Applied Network Research)对互联网真实的统计分析得出的模型进行了测试。在NLANR推荐的Imix分布模型中，需要将长度为64字节、594字节和1518字节的数据包混合在一起发送给被测设备。这三类数据包数量混合的比例依次为64字节：594字节：1518字节=7：4：1。
　　
　　在此项测试中我们使用了Spirent通信公司的AX/4000测试仪，按照上述的模型构造传输流。在为时两分钟的测试中Cisco 3745路由器能够双向全双工的线速转发数据包。而这一过程中路由器的CPU平均占用率为50%左右。
　　
　　在这样的基础上我们又进行了源地址过滤和单项的PAT测试，测试结果显示在Imix的情况下都能够达到线速。CPU的占用率也维持在比较低的水平上。PAT测试中我们模拟了1200个主机与一个外部主机的IP地址作映射，CPU平均占用率为44%。源地址过滤情况下的CPU占用率为60%左右。
　　
　　从上述的测试结果来看Cisco 3745路由器不仅仅能够支持Imix双向的线速转发，同时CPU有能力支持其他应用。
　　
　　路由收敛测试
　　在双向全双工的100%Imix负载的情况下，我们对Cisco 3745进行了路由收敛测试，在路由器维护正常路由表时，没有丢包，CPU的占用率没有大幅度增长。
　　
　　在RIPv2的测试中我们模拟了一个1000条路由的网络，Cisco 3745仅仅用了5秒左右就完成了撤销和恢复所有路由的操作。CPU占用率显示在50%左右。
　　
　　OSPF测试中，我们模拟了一个5000条路由的网络，Cisco 3745用了8秒钟完成了撤销和恢复所有路由的操作。CPU占用率为50%左右。
　　
　　BGP4的测试中，我们模拟了5万条路由的网络，Cisco 3745用9秒钟撤销所有路由，用10秒实现恢复。可能是路由表太大的缘故，在路由更新的时候，CPU占用率接近极限，平时占用60%左右。
　　　

　　BGP4测试
　　一些采用Cache机制提高数据转发能力的路由器中，假如软件有问题，在转发压力较大时，往往无法在更新路由表的同时更新Cache表，导致转发错误。在Cisco 3745路由器中采用了思科的CEF技术提高转发性能，我们测试的时候始终没有关闭这一功能。路由器在路由变化时，能迅速修改路由和转发表。另外，路由测试中，流量是双向线速的。非凡是发向模拟路由方向的数据包，每个数据包的目的IP地址都与路由表的每个路由相匹配。这种环境应该是有比较大的查表转发压力的，但是从测试的结果看，增加路由表前后在转发速率方面没有变化。
　　
　　Cisco 3745的路由测试结果再次告诉我们它不仅仅胜任高速网络连接和复杂网络环境，还有足够余力来协调和治理其他服务模块从而为分支办公室提供更多服务。
　　
　　组播
　　我们的测试结果表明Cisco 3745至少可以支持1000个IGMPv2的组播组，（我们拿到的Cisco 3745仅提供了两个以太网端口，而SmartBits的LAN 3101A一对端口最多支持的组播组数量是1000个）。
　　
　　我们并没有在组播的其他测试中增加太多组播组，对很多企业以下测试已能说明Cisco 3745可以胜任。测试组播的混合转发能力时，在组播流量中混入了50％背景流，在10个组播组情况下，512字节和1518字节的转发速率都达到了线速，64字节达到了79.75%的结果。在组播的转发延迟方面，10个组播组，25%的流量下，64字节的组播延迟为17.8祍，512字节为56.1祍，1518字节为137.1祍。10个组播组的加入和离开延迟测试结果是：64字节10个组播的加入时间是4.6ms，离开时间2秒。512字节加入0.737ms，离开时间为2.975秒，1518字节的加入时间为2.329ms，离开时间2秒。
　　
　　测试方法和环境
　　图1是我们进行标准转发性能和组播性能测试的环境。我们使用了Spirent通信公司的SmartBits6000B和LAN3101A端口卡，使用Smartapplication 2.5完成标准转发性能测试，所有的测试都是在双向全双工条件下进行的。我们用SmartMulticastIP 1.26进行了组播测试。
　　　

　　图1
　　

　　图2
　　Imix 吞吐量测试、单向PAT性能测试、源地址过滤性能测试以及路由收敛测试的测试环境如图2，我们借助了Spirent通信公司的AX4000完成测试。测试中我们使用了两个Maxga模块和两个10/100M IF，并使用了AX/4000 4.4版软件。在测试过程中除单向PAT和源地址过滤测试外，所有测试的流量都是双向全双工的100MbpsImix流量。路由收敛测试中我们仅从10.0.0.1网段向被测路由器发送路由信息，从模拟路由侧发送的流量都直接指向20.0.0.0网段内的主机。
　　
　　被测路由器Cisco 3745具备两个固定的10/100Mbps以太网端口，3个WIC扩展槽，和4个网络接口插槽（大卡），2个高级服务集成扩展（AIM)插槽。另外，路由器的内存为128Mbps，CPU为R7000 350MHz，IOS版本为12.2 15T，为思科标准的随机安装软件。

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