路由器性能指標(biāo)詳解與簡介

路由器性能指標(biāo)詳解與簡介

　　說到路由器的性能，不妨我先給大家簡單的介紹一下什么是路由器，路由器是用來做什么的!

　　路由器是一種連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它能將不同網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行“翻譯”，以使它們能夠相互“讀”懂對方的數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)。

　　路由器有兩大典型功能，即數(shù)據(jù)通道功能和控制功能。數(shù)據(jù)通道功能包括轉(zhuǎn)發(fā)決定、背板轉(zhuǎn)發(fā)以及輸出鏈路調(diào)度等，一般由特定的硬件來完成;控制功能一般用軟件來實(shí)現(xiàn)，包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)管理等。

　　多少年來，路由器的發(fā)展有起有伏。90年代中期，傳統(tǒng)路由器成為制約因特網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。ATM交換機(jī)取而代之，成為IP骨干網(wǎng)的核心，路由器變成了配角。進(jìn)入90年代末期，Internet規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，流量每半年翻一番，ATM網(wǎng)又成為瓶頸，路由器東山再起，Gbps路由交換機(jī)在1997年面世后，人們又開始以Gbps路由交換機(jī)取代ATM交換機(jī)，架構(gòu)以路由器為核心的骨干網(wǎng)。

　　相信大家已經(jīng)對路由器的概念基本了解，那么下面我們就說說核心路由器十項(xiàng)性能指標(biāo)：

　　高速路由器的系統(tǒng)交換能力與處理能力是其有別于一般路由器能力的重要體現(xiàn)。目前，高速路由器的背板交換能力應(yīng)達(dá)到40Gbps以上，同時(shí)系統(tǒng)即使暫時(shí)不提供OC-192/STM-64接口，也必須在將來無須對現(xiàn)有接口卡和通用部件升級的情況下支持該接口。在設(shè)備處理能力方面，當(dāng)系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，所有接口應(yīng)該能夠以線速處理短包,如40字節(jié)、64字節(jié)，同時(shí)，高速路由器的交換矩陣應(yīng)該能夠無阻塞地以線速處理所有接口的交換，且與流量的類型無關(guān)。

　　指標(biāo)之一： 吞吐量

　　吞吐量是路由器的包轉(zhuǎn)發(fā)能力。吞吐量與路由器端口數(shù)量、端口速率、數(shù)據(jù)包長度、數(shù)據(jù)包類型、路由計(jì)算模式(分布或集中)以及測試方法有關(guān)，一般泛指處理器處理數(shù)據(jù)包的能力。高速路由器的包轉(zhuǎn)發(fā)能力至少達(dá)到20Mpps以上。吞吐量主要包括兩個(gè)方面：

　　1. 整機(jī)吞吐量

　　整機(jī)指設(shè)備整機(jī)的包轉(zhuǎn)發(fā)能力，是設(shè)備性能的重要指標(biāo)。路由器的工作在于根據(jù)IP包頭或者M(jìn)PLS 標(biāo)記選路，因此性能指標(biāo)是指每秒轉(zhuǎn)發(fā)包的數(shù)量。整機(jī)吞吐量通常小于路由器所有端口吞吐量之和。

　　2. 端口吞吐量

　　端口吞吐量是指端口包轉(zhuǎn)發(fā)能力，它是路由器在某端口上的包轉(zhuǎn)發(fā)能力。通常采用兩個(gè)相同速率測試接口。一般測試接口可能與接口位置及關(guān)系相關(guān)，例如同一插卡上端口間測試的吞吐量可能與不同插卡上端口間吞吐量值不同。

　　指標(biāo)之二：路由表能力

　　路由器通常依靠所建立及維護(hù)的路由表來決定包的轉(zhuǎn)發(fā)。路由表能力是指路由表內(nèi)所容納路由表項(xiàng)數(shù)量的極限。由于在Internet上執(zhí)行BGP協(xié)議的路由器通常擁有數(shù)十萬條路由表項(xiàng)，所以該項(xiàng)目也是路由器能力的重要體現(xiàn)。一般而言，高速路由器應(yīng)該能夠支持至少25萬條路由，平均每個(gè)目的地址至少提供2條路徑，系統(tǒng)必須支持至少25個(gè)BGP對等以及至少50個(gè)IGP鄰居。

　　指標(biāo)之三：背板能力

　　背板指輸入與輸出端口間的物理通路。背板能力是路由器的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)路由器采用共享背板，但是作為高性能路由器不可避免會遇到擁塞問題，其次也很難設(shè)計(jì)出高速的共享總線，所以現(xiàn)有高速路由器一般采用可交換式背板的設(shè)計(jì)。背板能力能夠體現(xiàn)在路由器吞吐量上，背板能力通常大于依據(jù)吞吐量和測試包長所計(jì)算的值。但是背板能力只能在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)，一般無法測試。

　　指標(biāo)之四：丟包率

　　丟包率是指路由器在穩(wěn)定的持續(xù)負(fù)荷下，由于資源缺少而不能轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包在應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包中所占的比例。丟包率通常用作衡量路由器在超負(fù)荷工作時(shí)路由器的性能。丟包率與數(shù)據(jù)包長度以及包發(fā)送頻率相關(guān)，在一些環(huán)境下，可以加上路由抖動或大量路由后進(jìn)行測試模擬。

　　指標(biāo)之五：時(shí)延

　　時(shí)延是指數(shù)據(jù)包第一個(gè)比特進(jìn)入路由器到最后一個(gè)比特從路由器輸出的時(shí)間間隔。該時(shí)間間隔是存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式工作的路由器的處理時(shí)間。時(shí)延與數(shù)據(jù)包長度和鏈路速率都有關(guān)，通常在路由器端口吞吐量范圍內(nèi)測試。時(shí)延對網(wǎng)絡(luò)性能影響較大, 作為高速路由器，在最差情況下, 要求對1518字節(jié)及以下的IP包時(shí)延均都小于1ms。

　　指標(biāo)之六：背靠背幀數(shù)

　　背靠背幀數(shù)是指以最小幀間隔發(fā)送最多數(shù)據(jù)包不引起丟包時(shí)的數(shù)據(jù)包數(shù)量。該指標(biāo)用于測試路由器緩存能力。具有線速全雙工轉(zhuǎn)發(fā)能力的路由器，該指標(biāo)值無限大。

　　指標(biāo)之七：時(shí)延抖動

　　時(shí)延抖動是指時(shí)延變化。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對時(shí)延抖動不敏感，所以該指標(biāo)通常不作為衡量高速路由器的重要指標(biāo)。對IP上除數(shù)據(jù)外的其他業(yè)務(wù)，如語音、視頻業(yè)務(wù)，該指標(biāo)才有測試的必要性。

　　指標(biāo)之八：服務(wù)質(zhì)量能力

　　1.隊(duì)列管理機(jī)制

　　隊(duì)列管理控制機(jī)制通常指路由器擁塞管理機(jī)制及其隊(duì)列調(diào)度算法。常見的方法有RED、WRED、 WRR、DRR、WFQ、WF2Q等。

　　排隊(duì)策略：

　　● 支持公平排隊(duì)算法。

　　● 支持加權(quán)公平排隊(duì)算法。該算法給每個(gè)隊(duì)列一個(gè)權(quán)(weight)，由它決定該隊(duì)列可享用的鏈路帶寬。這樣，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)可以確實(shí)得到所要求的性能，非彈性業(yè)務(wù)流可以與普通(Best-effort)業(yè)務(wù)流相互隔離。

　　● 在輸入/輸出隊(duì)列的管理上，應(yīng)采用虛擬輸出隊(duì)列的方法。

　　擁塞控制:

　　● 必須支持WFQ、RED等擁塞控制機(jī)制。

　　● 必須支持一種機(jī)制，由該機(jī)制可以為不符合其業(yè)務(wù)級別CIR/Burst合同的流量標(biāo)記一個(gè)較高的丟棄優(yōu)先級，該優(yōu)先級應(yīng)比滿足合同的流量和盡力而為的流量的丟棄優(yōu)先級高。

　　● 在有可能存在輸出隊(duì)列爭搶的交換環(huán)境中，必須提供有效的方法消除頭部擁塞。

　　2.端口硬件隊(duì)列數(shù)

　　通常路由器所支持的優(yōu)先級由端口硬件隊(duì)列來保證。每個(gè)隊(duì)列中的優(yōu)先級由隊(duì)列調(diào)度算法控制。

　　指標(biāo)之九：網(wǎng)絡(luò)管理

　　網(wǎng)管是指網(wǎng)絡(luò)管理員通過網(wǎng)絡(luò)管理程序?qū)W(wǎng)絡(luò)上資源進(jìn)行集中化管理的操作，包括配置管理、計(jì)賬管理、性能管理、差錯管理和安全管理。設(shè)備所支持的網(wǎng)管程度體現(xiàn)設(shè)備的可管理性與可維護(hù)性，通常使用SNMPv2協(xié)議進(jìn)行管理。網(wǎng)管粒度指示路由器管理的精細(xì)程度，如管理到端口、到網(wǎng)段、到IP地址、到MAC地址等粒度。管理粒度可能會影響路由器轉(zhuǎn)發(fā)能力。

　　指標(biāo)之十：可靠性和可用性

　　1.設(shè)備的冗余

　　冗余可以包括接口冗余、插卡冗余、電源冗余、系統(tǒng)板冗余、時(shí)鐘板冗余、設(shè)備冗余等。冗余用于保證設(shè)備的可靠性與可用性，冗余量的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在設(shè)備可靠性要求與投資間折衷。 路由器可以通過VRRP等協(xié)議來保證路由器的冗余。

　　2.熱插拔組件

　　由于路由器通常要求24小時(shí)工作，所以更換部件不應(yīng)影響路由器工作。部件熱插拔是路由器24小時(shí)工作的保障。

　　3.無故障工作時(shí)間

　　該指標(biāo)按照統(tǒng)計(jì)方式指出設(shè)備無故障工作的時(shí)間。一般無法測試，可以通過主要器件的無故障工作時(shí)間計(jì)算或者大量相同設(shè)備的工作情況計(jì)算。

　　4.內(nèi)部時(shí)鐘精度

　　擁有ATM端口做電路仿真或者POS口的路由器互連通常需要同步。在使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，其精度會影響誤碼率。

　　在高速路由器技術(shù)規(guī)范中，高速路由器的可靠性與可靠性規(guī)定應(yīng)達(dá)到以下要求：

　?、?系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到或超過99.999%的可用性。

　　② 無故障連續(xù)工作時(shí)間：MTBF>10萬小時(shí)。

　?、?故障恢復(fù)時(shí)間：系統(tǒng)故障恢復(fù)時(shí)間 < 30 mins。

　?、?系統(tǒng)應(yīng)具有自動保護(hù)切換功能。主備用切換時(shí)間應(yīng)小于50ms。

　　⑤ SDH和ATM接口應(yīng)具有自動保護(hù)切換功能，切換時(shí)間應(yīng)小于50ms。

　?、?要求設(shè)備具有高可靠性和高穩(wěn)定性。主處理器、主存儲器、交換矩陣、電源、總線仲裁器和管理接口等系統(tǒng)主要部件應(yīng)具有熱備份冗余。線卡要求m+n備份并提供遠(yuǎn)端測試診斷功能。電源故障能保持連接的有效性。

　　⑦ 系統(tǒng)必須不存在單故障點(diǎn)。