路由器性能指標(biāo)詳解與簡(jiǎn)介

　　說(shuō)到路由器的性能，不妨我先給大家簡(jiǎn)單的介紹一下什么是路由器，路由器是用來(lái)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(duì)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(lái)完成;控制功能一般用軟件來(lái)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(lái)，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(duì)路由器的概念基本了解，那么下面我們就說(shuō)說(shuō)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(lái)無(wú)須對(duì)現(xiàn)有接口卡和通用部件升級(jí)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(wú)阻塞地以線速處理所有接口的交換，且與流量的類型無(wú)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(zhǎng)度、數(shù)據(jù)包類型、路由計(jì)算模式(分布或集中)以及測(cè)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(cè)試接口。一般測(cè)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(cè)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(lái)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(wàn)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(wàn)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(duì)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(huì)遇到擁塞問(wèn)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(cè)試包長(zhǎng)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(wú)法測(cè)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(zhǎng)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(dòng)或大量路由后進(jìn)行測(cè)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(chǔ)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(zhǎng)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(cè)試。時(shí)延對(duì)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(duì)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(cè)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(wú)限大。

　　指標(biāo)之七：時(shí)延抖動(dòng)

　　時(shí)延抖動(dòng)是指時(shí)延變化。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延抖動(dòng)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(duì)IP上除數(shù)據(jù)外的其他業(yè)務(wù)，如語(yǔ)音、視頻業(yè)務(wù)，該指標(biāo)才有測(cè)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(jí)別CIR/Burst合同的流量標(biāo)記一個(gè)較高的丟棄優(yōu)先級(jí)，該優(yōu)先級(jí)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(jí)高。

　　● 在有可能存在輸出隊(duì)列爭(zhēng)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(jí)由端口硬件隊(duì)列來(lái)保證。每個(gè)隊(duì)列中的優(yōu)先級(jí)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(guò)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(cuò)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(huì)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(guò)VRRP等協(xié)議來(lái)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(wú)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(wú)故障工作的時(shí)間。一般無(wú)法測(cè)試，可以通過(guò)主要器件的無(wú)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(huì)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：

　　① 系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到或超過(guò)99.999%的可用性。

　?、?無(wú)故障連續(xù)工作時(shí)間：MTBF>10萬(wàn)小時(shí)。

　　③ 故障恢復(fù)時(shí)間：系統(tǒng)故障恢復(fù)時(shí)間 < 30 mins。

　　④ 系統(tǒng)應(yīng)具有自動(dòng)保護(hù)切換功能。主備用切換時(shí)間應(yīng)小于50ms。

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

　　⑥ 要求設(shè)備具有高可靠性和高穩(wěn)定性。主處理器、主存儲(chǔ)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(cè)試診斷功能。電源故障能保持連接的有效性。

　?、?系統(tǒng)必須不存在單故障點(diǎn)。