24口全千兆交换机比较测试

24口全千兆交换机比较测试

 固定配置全千兆交换机由于它那全千兆端口的高速能量，常常出现在服务器与服务器之间以满足用户大量访问造成的高带宽要求；或是居于骨干交换机和接入交换机中间来汇聚接入交换机的千兆上联。作为交换机大家族中的一员，根据它在网络中的角色，称它为贵族交换机毫不夸张。今天，随着千兆到桌面应用环境的成熟，这个昔日贵族已经慢慢的向边缘走来，亲自向用户提供优质快速的服务！

    千兆到桌面，这个诱人的概念在两年前就已经被提出来了，但其并没有找到适合自己生存的土壤:桌面用户的带宽要求并不是那么强烈，普通PC所用的千兆网卡少得可怜。时间飞逝而过，两年后的今天，千兆到桌面的应用环境已经越来越成熟。　

    首先，千兆网卡的普及。千兆网卡已经越来越多地成为了PC的标准配置，就拿我身边的例子说起，报社同事近日换装的一批新笔记本电脑，大部分都是10/100/1000M自适应网卡，这就足以能管中窥豹,可见一斑了。这使得桌面用户直接接入千兆成为可能。　

    其次，作为千兆到桌面的典型产品，固定配置全千兆交换机走向成熟。以前的固定配置全千兆交换机产品，拥有的端口数量还比较少，今天，主流厂商都提供了24口和48口的高密度端口全千兆交换机，接口类型也包括电口和光口。　

    由于以上应用环境的成熟，千兆到桌面的美好场景已经率先进入到了政府、能源以及图纸设计行业。千兆到桌面已经开始初见曙光。为了能使用户更加全面体验全千兆交换机性能指标，《网络世界》评测实验室组织了2005年度24口全千兆交换机公开比较测试。此次测试我们向几乎所有的网络厂商发出了测试邀请，并在网站上刊登了此次测试的邀请函。最终有5家厂商接受了邀请，他们是安奈特的AT-9924T/4SP、上海贝尔阿尔卡特（Alcatel）的OmniStack6300-24和OmniSwitch6800-24、D-Link的DGS-3024和DGS-3324SR、华硕的GigaX2124X和SMC的TigerSwitch 8624T，TigerStack 8724ML3。由于中兴通讯的工作人员忙于巡展活动，难以抽调人员协助测试，他们非常遗憾不能参加我们的此次测试。锐捷网络由于没有最新型号的全千兆交换机产品，也没有参加测试。神州数码和港湾网络表示不参与此次测试。　

    我们特别感谢思博伦通信公司提供了SmartBits6000C测试仪。同时也对这些参加此次公开比较测试的厂商表示感谢。　

    由于此次送测的交换机既有2层又有3层的，为了使测试具有更好的可比性，因此我们将被测交换机分作了2层组和3层组。下面，请您一起和我品味全千兆交换机的种种表现。

    二层竞技篇　

    二层性能测试包括转发性能、端口拥塞控制、地址学习速率、地址表深度、错误帧过滤及广播帧转发测试、广播延迟和QoS测试。测试软件采用了思博伦通信的AST（版本号3.50.005）和SmartFlow（版本号4.70.022.1）。参加测试的交换机型号为：Alcatel的OmniStack6300-24、D-Link的DGS-3024、华硕的GigaX2124X和SMC的TigerSwitch 8624T，他们均配置了24个10/100/1000M电口和与前4个端口共用的SFP端口。

 转发性能测试　

    在转发性能测试中，包括了丢包率、吞吐量及延迟测试。24个端口采用全网状测试，拓扑见图1，采用了64、512和1518字节大小的数据包，每端口两个MAC地址，测试了交换机120秒100%负载下的丢包率、吞吐量及60秒90%负载下的延迟。

    图一

    从测试结果看，大部分厂商都交付了满意的答卷，交换机完成了零丢包，以及100%吞吐量的目标。只有华硕GigaX2124X交换机在1518字节下丢失了2.62%的数据包，在1518字节下的吞吐量为78.37%，吞吐量测试结果见表。延迟测试我们采用了90%负载下的测试结果（见表1）。

    线端拥塞测试　

    在线端拥塞测试中，SmartBits6000C会从D端口以100%负载发送数据到C端口，A端口以50%的负载发送数据到C端口，端口C是拥塞端口。此时，A端口再以50%的负载发送数据到B端口。如果测试仪检测到B端口有丢帧，则说明C端口的拥塞会影响到B端口，此种情况称线端拥塞（HeadofLine，HOL)，性能优异的交换机就不会存在HOL。测试时间为15秒。测试结果如表2。测试示意图2所示。

    图二

    地址学习速率与地址表深度测试　

    地址表深度测试了交换机的MAC地址表数量有多少，地址学习速率检测交换机学习MAC地址的速度有多快。我们利用了交换机的A、B、C3个端口。A，B端口用作发送学习帧以及测试，C端口用来监听端口泛洪以验证地址学习是否失败。被测设备在学习2000个地址时，除了SMC交换机学习地址速率为99998fps以外，其他被测试交换机都能够以1487995fps以上的速度学习到了2000个地址。　

    在地址表深度测试中，只有华硕交换机达到了说明书标称的8K。D-Link的地址表深度是7825，距离标称的8K值很小。Alcatel与SMC交换机的标称值是16K，但我们的测试结果分别为13228和13229。测试结果见表3。

    广播转发与延迟测试　

    此项测试衡量了被测试设备在转发广播数据帧时的丢包率与广播数据包经过交换机的延迟。测试结果见表4。

    错误帧过滤测试　

    交换机应该可以过滤掉某些错误的数据帧。此次测试，测试仪模拟了3种错误帧以考察交换机过滤错误帧的能力，这3种错误帧包括过小帧（小于64字节的帧）、超大帧（大于1523字节的数据帧）以及CRC错误帧。测试结果见表5。

    Alcatel、D-Link和华硕交换机没有过滤掉过超大帧，据工程师解释是因为交换机支持Jumbo帧，交换机把它当作了正常帧，所以没有被过滤。

    QoS测试　

    在日常的802.1p使用中，可能包括以下几种不同的使用方式，一大类是在一个VLAN中，不同的端口连接着几个不同的服务器，那么每个服务器所提供的应用优先级可能是不同的，比如要求提供财务查询服务的服务器具有高优先级，那么所连接这个服务器的端口就应该有高优先级；另一大类是交换机与交换机之间相连接，交换机要区分不同VLAN数据的优先级。根据以上不同的实际应用，我们模拟下面的测试环境。

    第一大类是被测试的4个端口同在一个VLAN中，这类测试是模拟不同的服务器或PC连接本地交换机，测试基本原理是3个端口向1个端口发送数据包，造成端口的拥塞，观看交换机处理不同优先级数据包的结果。在这类测试中我又分为两种类型，一类是测试仪器发送带VLANTag的数据包，数据包的优先级设置为7，4，3。一类是测试仪器发送不带VLANTag的数据包，每台交换机开启了端口优先级，这时我们来观察交换机处理不同优先级数据包的结果。　

    第二大类是被测试端口分属于3个不同VLAN，这类测试模拟了交换机与交换机之间的Trunk连接，在这种连接上漂浮着许多带有不同VLANTag的数据包。因此，被拥塞端口应该同时属于不同VLAN。我们测试了带有不同VLANTag的数据包通过相同数据链路的情景下，通过交换机之间连接的Trunk链路能否区分不同优先级数据。测试目标是保证高优先级的数据包不丢包，次低优先级的数据包和低优先级的数据包实现区别对待。　

    测试方法为3个端口向第4个端口同时发送数据帧，每端口从负载的30%开始，然后每端口每次递增10%，一直到每端口100%，形成拥塞，观看交换机处理不同优先级数据帧的结果。　

    在最后的测试结果中，绝大多数的交换机测试目标，GigaX2124X的高优先级数据包始终有丢包情况发生，DGS-3024在测试发送的数据包不带Tag且3个端口不在一个VLAN的情况时，100%负载下高优先级有2%的丢包，其他情况下测试均正常。限于篇幅关系，只举例一张测试图片供读者观看其余查看其他网站

    QoS测试结果（绿色为高优先级数据帧丢失率，蓝色和黄色分别为中低优先级数据帧丢失率，高优先级数据帧在测试过程中帧丢失率始终应为0，Total代表总丢帧率）。

    三层竞技篇　

    3层交换机测试包括上海贝尔阿尔卡特的OmniSwitch6800-24、安奈特的AT-9924T/4SP、D-Link的DGS-3324SR和SMC的TigerStack8724ML3交换机。我们测试了3层交换机的2/3层转发性能以及QoS。　

    2层转发性能测试　

    在此项测试中，我们使用交换机的全部24个端口做全网状测试，我们测试了交换机64、512和1518字节下丢包率、吞吐量和延迟。丢包率和吞吐量的测试时间为120秒，延迟测试结果选用时间为60秒90%负载下的测试结果。从测试结果来看，绝大多数交换机都达到了零丢包及各字节下100%吞吐量的目标，只有SMC的TigerStack8724ML3在1518字节下有0.12%的丢包，并达到了97.7%的吞吐量。测试结果见表6。

    3层转发性能测试　

    在3层转发性能测试中，我们配置的交换机建立了24个VLAN，每个VLAN都分别包括一个端口，每个VLAN的IP地址和子网掩码从1.0.0.1/255.255.255.0至24.0.0.1/255.255.255.0。在测试仪端，每个端口对应VLAN设置了网关地址及接口地址，每个VLAN设置了4个主机地址。我们测试了吞吐量、丢包率和延迟。测试中，全部交换机都实现了100%吞吐量及零丢包，延迟测试结果见表7。

    QoS测试　

    QoS保证了在端口发生拥塞的情况下，高优先级数据得到优先处理，它对于带宽不足的网络提高利用率十分有意义。我们测试3层QoS的方法为：用SmartBits6000C测试仪连接交换机的1、2、3和4端口，1、2和3端口向4端口同时发送了模拟UDP端口号为161，110和80的SNMP，POP3以及HTTP数据流。此3种数据包的优先级在交换机的设置高低依次为SNMP最高、POP3次高，HTTP最低。3个端口的流量从负载的30%开始向拥塞端口发送数据包，那么3个端口的负载总额为900Mbps，所以30%负载的情况下并不会产生丢包，然后从30%开始，每端口每次递增10%的负载，一直到每端口100%的负载。测试目标是在测试过程中最高优先级数据包的丢包率应该始终为零，两个低优先级数据包的丢包率应该有所区别。在数据包的延迟方面，高优先级数据包的延迟应最低。从测试结果来看，每家厂商都达到了预期目标，测试结果令人满意，限于篇幅关系，只举例一张测试结果图片供读者观看，其余见网站。

    QoS测试结果（绿色为SNMP高优先级数据包丢失率，蓝色和黄色分别为POP3、HTTP中低优先级数据包丢失率，高优先级数据包在测试过程中帧丢失率应该始终为0，Total代表总丢帧率）。

    在QoS配置方法上，测试工程师仔细观察了每家厂商的配置文件，每家厂商的QoS配置都很有特色，例如安奈特的AT-9924T/4SP在配置QoS时，先根据某些条件来区分数据流，然后把多个要实行同一个QoS策略的数据流放到流组中，多个流组再组成一个流量级别，对流量级别执行某些策略，将策略下放到交换机的某一个或者全局端口。D-Link的DGS-3324SR在写入QoS命令时较为便捷，即在一条命令中就实现了以上的动作，但简捷的同时也有其缺点，即对每一个级别都要写一个策略。　

    2层交换机组　

    AlcatelOmniStack6300-24

    3层交换机组

    安奈特AT-9924T/4SP

    此次测试，我们对交换机进行了综合评价。在进行整体考核时的权重为：性能占60%，功能占30%，价格占10%。由于目前市场上固定配置24口全千兆交换机分为纯2层和3层，我们将交换机测试分成了两种类别。　

    在4款参测的2层交换机中，AlcatelOmniStack6300-24表现出众，该产品性能优异——零丢包率、100%吞吐量、不存在HOL和延迟较小；功能方面——支持协议VLAN、2/3/4层CoS等。综合以上因素，OmniStack6300-24获得了《网络世界》评测实验室编辑选择奖。　

    在3层交换机的角逐中，安奈特的AT-9924T/4SP因为2/3层转发性能的优异以及功能上的丰富性，获得了《网络世界》评测实验室编辑选择奖。