在以太網(wǎng)交換機(jī)測(cè)試中，常見(jiàn)的性能測(cè)試主要包括二層轉(zhuǎn)發(fā)性能測(cè)試、三層轉(zhuǎn)發(fā)性能測(cè)試、buffer性能測(cè)試?！　《⑷龑愚D(zhuǎn)發(fā)性能測(cè)試，主要使用的測(cè)試套件是RFC 2544、RFC 2889。其中RFC2544，是關(guān)于一些比較基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)試用例，例如吞吐量，時(shí)延，丟包率等。而RFC2889，除了和RFC2544相同的轉(zhuǎn)發(fā)部分測(cè)試外，還增加了一些主要針對(duì)以太網(wǎng)交換的測(cè)試用例，例如MAC地址學(xué)習(xí)速率、廣播轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)、擁塞控制等。
　　在二層和三層轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)試方面(主要是指吞吐量、延時(shí)測(cè)試)，兩者是基本相同的。
　　buffer性能測(cè)試，主要是針對(duì)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的buffer容量的測(cè)試。因?yàn)椴煌a(chǎn)品的buffer結(jié)構(gòu)各不相同，所以沒(méi)有像RFC那樣標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試用例和衡量標(biāo)準(zhǔn)。需要根據(jù)不同產(chǎn)品的特征、不同的應(yīng)用場(chǎng)景和流量模型，進(jìn)行測(cè)試用例設(shè)計(jì)。
　　1 二三層轉(zhuǎn)發(fā)性能測(cè)試
　　各廠商的測(cè)試儀器都提供了多種測(cè)試套件來(lái)進(jìn)行二三層轉(zhuǎn)發(fā)性能測(cè)試。具體的測(cè)試方法都有詳細(xì)說(shuō)明，這里就不贅述了。本節(jié)將重點(diǎn)介紹這些測(cè)試套件背后的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。
　　1.1 同步模式和異步模式
　　使用TestCenter測(cè)試時(shí)，有一個(gè)設(shè)置是選擇測(cè)試使用同步模式還是異步模式。在端口發(fā)送測(cè)試流量時(shí)，測(cè)試儀對(duì)發(fā)包順序存在一個(gè)調(diào)度，保證在任意時(shí)刻，每一個(gè)端口都只唯一收到從一個(gè)端口發(fā)來(lái)的報(bào)文，避免在多對(duì)多測(cè)試時(shí)，出現(xiàn)某個(gè)時(shí)刻，多個(gè)端口同時(shí)向一個(gè)端口發(fā)包，產(chǎn)生擁塞的情況。
　　以8個(gè)端口的Full Mesh測(cè)試為例，表1表示在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)(行)，每個(gè)端口(列)發(fā)包的目的端口。
　　

	t1	t2	t3	t4	t5	t6	t7	t8	t9
P1	P2	P3	P4	P5	P6	P7	P8	P1	P2
P2	P3	P4	P5	P6	P7	P8	P1	P2	P3
P3	P4	P5	P6	P7	P8	P1	P2	P3	P4
P4	P5	P6	P7	P8	P1	P2	P3	P4	P5
P5	P6	P7	P8	P1	P2	P3	P4	P5	P6
P6	P7	P8	P1	P2	P3	P4	P5	P6	P7
P7	P8	P1	P2	P3	P4	P5	P6	P7	P8
P8	P1	P2	P3	P4	P5	P6	P7	P8	P1

表1 測(cè)試儀器發(fā)包順序

　　在同步模式中，測(cè)試儀器嚴(yán)格按照表1中的設(shè)置來(lái)進(jìn)行發(fā)包。這就保證了任意一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，任意端口都不會(huì)同時(shí)收到兩個(gè)或兩個(gè)以上端口發(fā)送的報(bào)文。這就避免了測(cè)試時(shí)出現(xiàn)擁塞。
　　異步模式，是指測(cè)試儀器端口并不是嚴(yán)格在同一時(shí)間點(diǎn)發(fā)包，而是按照一個(gè)固定的時(shí)間差(TestCenter上默認(rèn)為64us，可配置)來(lái)發(fā)送。這樣就可能存在某個(gè)時(shí)刻多個(gè)端口會(huì)同時(shí)向同一個(gè)端口發(fā)包的情況，產(chǎn)生了擁塞。
　　同步模式下的性能測(cè)試，因?yàn)闇y(cè)試儀器保證了不會(huì)產(chǎn)生擁塞，所以主要關(guān)注的是設(shè)備的帶寬，和設(shè)備的buffer關(guān)系不大;而在異步模式下，測(cè)試會(huì)產(chǎn)生擁塞，所以需要設(shè)備有相對(duì)較大的buffer緩存能力，來(lái)保證達(dá)到線速轉(zhuǎn)發(fā)。
　　1.2 store-forward與cut-through以及相應(yīng)的時(shí)延
　　交換機(jī)按照處理幀的不同方式分為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)(store-forward)和直通式(cut-through)。在時(shí)延測(cè)試時(shí)會(huì)體現(xiàn)出區(qū)別。

　　圖1 單個(gè)報(bào)文在交換機(jī)中的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)刻
　　如圖1所示，報(bào)文在進(jìn)入交換機(jī)到從交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)主要經(jīng)歷幾個(gè)時(shí)刻：報(bào)文的第一個(gè)字節(jié)進(jìn)入交換機(jī)的時(shí)刻為T1，報(bào)文全部進(jìn)入交換機(jī)的時(shí)刻T2，報(bào)文從交換機(jī)端口轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的時(shí)刻T3，報(bào)文全部從交換機(jī)端口轉(zhuǎn)發(fā)出去的時(shí)刻T4。這幾個(gè)時(shí)刻之間的差值分別定義為Δ1、Δ2、Δ3。顯然，Δ1和Δ3會(huì)受到報(bào)文字節(jié)長(zhǎng)度的影響。
　　對(duì)于store-forward轉(zhuǎn)發(fā)，交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)之前必須接收整個(gè)報(bào)文，并且進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)，如果沒(méi)有錯(cuò)誤再發(fā)往目的地址。所以報(bào)文需要全部進(jìn)入buffer緩存后，再轉(zhuǎn)發(fā)。也就是說(shuō)，T3一定是在T2之后，報(bào)文的整個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)流程中，有一部分是buffer內(nèi)的調(diào)度時(shí)間Δ2。
　　對(duì)于cut-through轉(zhuǎn)發(fā)，交換機(jī)只要檢查到報(bào)文頭中所包含的目的地址就立即進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，無(wú)需等待報(bào)文全部被接收，也不進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)。也就不存在buffer內(nèi)的調(diào)度時(shí)間Δ2
　　根據(jù)如上的轉(zhuǎn)發(fā)特征，定義了以下幾種轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延類型：
　　(1)LILO(Last In/Last Out)
　　指幀的最后一個(gè)bit進(jìn)入設(shè)備端口，到幀的最后一個(gè)bit從設(shè)備端口轉(zhuǎn)發(fā)之間的時(shí)間間隔，即報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延為T4-T2=Δ2+Δ3。
　　(2)LIFO(Last In/First Out)
　　是指幀的最后一個(gè)bit進(jìn)入設(shè)備端口，到幀的第一個(gè)bit從設(shè)備端口轉(zhuǎn)發(fā)之間的時(shí)間間隔。即T3-T2=Δ2。這段時(shí)間是交換機(jī)完全接收到報(bào)文后，進(jìn)行表項(xiàng)查找，buffer調(diào)度，再轉(zhuǎn)發(fā)所需要的時(shí)間。store-forward方式使用這個(gè)時(shí)間來(lái)衡量時(shí)延。可以看出，這種時(shí)延計(jì)算方式，不受轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的大小影響。
　　(3)FIFO(First In/First Out)
　　指幀的第一個(gè)bit進(jìn)入設(shè)備端口，到幀的第一個(gè)bit從設(shè)備端口轉(zhuǎn)發(fā)之間的時(shí)間間隔。即T3-T1=Δ1+Δ2 。在cut-through方式下，只要報(bào)文頭到達(dá)交換機(jī)即開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)，報(bào)文不被緩存，也就沒(méi)有Δ2的時(shí)間。所以cut-through選用這種時(shí)延計(jì)算方式。在cut-through方式下，這種方式也不受轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文大小的影響。
　　1.3 混合幀測(cè)試/IMIX測(cè)試
　　一般在進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)性能測(cè)試時(shí)，會(huì)測(cè)試不同長(zhǎng)度報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)。
　　在測(cè)試strore-forward方式的設(shè)備時(shí)，尤其是異步模式下，隨著報(bào)文長(zhǎng)度的增加，轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)試時(shí)產(chǎn)生的擁塞對(duì)于buffer的要求會(huì)更高(因?yàn)槊總€(gè)報(bào)文占用的buffer增多，buffer調(diào)度的時(shí)間增長(zhǎng))。所以經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，隨著報(bào)文長(zhǎng)度的增加，延時(shí)測(cè)試的結(jié)果會(huì)越來(lái)越大。對(duì)于某些設(shè)備，當(dāng)測(cè)試5k以上的jumbo幀時(shí)，吞吐量甚至有可能達(dá)不到100%。更極端的一種情況，是混合包長(zhǎng)的轉(zhuǎn)發(fā)性能測(cè)試，也就是IMIX測(cè)試，即測(cè)試流量是由不同大小的報(bào)文按照一定的比例混合組成。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，按照混合幀構(gòu)造流量的測(cè)試結(jié)果，甚至?xí)纫詊umbo幀(例如一個(gè)報(bào)文9k)構(gòu)造流量的測(cè)試結(jié)果更差。這是為什么呢？
　　因?yàn)樵O(shè)備在轉(zhuǎn)發(fā)不同大小報(bào)文時(shí)，所使用的時(shí)間差別很大。以1518和64字節(jié)為例，轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)1518字節(jié)的報(bào)文約等于24個(gè)64字節(jié)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間。當(dāng)交換機(jī)的一個(gè)端口在轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)大字節(jié)報(bào)文的過(guò)程中，可能會(huì)有多個(gè)不同字節(jié)大小的報(bào)文也要從這個(gè)端口出去，這就產(chǎn)生了嚴(yán)重的擁塞，導(dǎo)致丟包。所以在混合幀的情況下，對(duì)Buffer的要求會(huì)更高。
　　1.4 二三層轉(zhuǎn)發(fā)測(cè)試時(shí)丟包的一般原因
　　在性能測(cè)試過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到非設(shè)備性能因素導(dǎo)致的丟包，對(duì)測(cè)試產(chǎn)生困擾。這里簡(jiǎn)單羅列幾種：
　　l 測(cè)試套上報(bào)FCS錯(cuò)誤。一般是因?yàn)槟掣W(wǎng)線、光纖或某個(gè)模塊故障。解決方法為更換網(wǎng)線、光纖或模塊;
　　l 小字節(jié)不丟包，大字節(jié)丟包。因?yàn)榇笞止?jié)占用buffer資源更多，所以這種情況一般是因?yàn)殚L(zhǎng)幀造成的資源不足引起的，可以通過(guò)改變buffer設(shè)置，來(lái)優(yōu)化測(cè)試結(jié)果;
　　l 大字節(jié)不丟包，小字節(jié)丟包。這種情況一般是由描述符資源限制引起的。部分芯片會(huì)為每個(gè)報(bào)文在其入端口上分配一個(gè)報(bào)文描述符，相同流量情況下，小字節(jié)占用的報(bào)文描述符就多;
　　l MAC HASH沖突。在二層性能測(cè)試中，如果使用大量MAC地址測(cè)試，可能會(huì)出現(xiàn)少量MAC不能被芯片學(xué)習(xí)的情況，導(dǎo)致部分流量廣播，造成丟包。應(yīng)先測(cè)試設(shè)備的MAC HASH能力，然后調(diào)整MAC地址的數(shù)量;
　　l 聚合端口HASH不均造成丟包。一般情況下，在多芯片或者堆疊環(huán)境中，芯片之間的級(jí)聯(lián)口，或者堆疊設(shè)備之間的堆疊鏈路，都會(huì)使用多個(gè)高速鏈路的聚合方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在HASH算法不能保證絕對(duì)平均的情況下，會(huì)產(chǎn)生某條高速HASH到的流量速率過(guò)大，導(dǎo)致的丟包。