路由器性能指標詳解與簡介

路由器性能指標詳解與簡介

　　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網絡或網段的網絡設備，它能將不同網絡或網段之間的數據信息進行“翻譯”，以使它們能夠相互“讀”懂對方的數據，從而構成一個更大的網絡。

　　路由器有兩大典型功能，即數據通道功能和控制功能。數據通道功能包括轉發決定、背板轉發以及輸出鏈路調度等，一般由特定的硬件來完成;控制功能一般用軟件來實現，包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統配置、系統管理等。

　　多少年來，路由器的發展有起有伏。90年代中期，傳統路由器成為制約因特網發展的瓶頸。ATM交換機取而代之，成為IP骨干網的核心，路由器變成了配角。進入90年代末期，Internet規模進一步擴大，流量每半年翻一番，ATM網又成為瓶頸，路由器東山再起，Gbps路由交換機在1997年面世后，人們又開始以Gbps路由交換機取代ATM交換機，架構以路由器為核心的骨干網。

　　相信大家已經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性能指標：

　　高速路由器的系統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。目前，高速路由器的背板交換能力應達到40Gbps以上，同時系統即使暫時不提供OC-192/STM-64接口，也必須在將來無須對現有接口卡和通用部件升級的情況下支持該接口。在設備處理能力方面，當系統滿負荷運行時，所有接口應該能夠以線速處理短包,如40字節、64字節，同時，高速路由器的交換矩陣應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。

　　指標之一： 吞吐量

　　吞吐量是路由器的包轉發能力。吞吐量與路由器端口數量、端口速率、數據包長度、數據包類型、路由計算模式(分布或集中)以及測試方法有關，一般泛指處理器處理數據包的能力。高速路由器的包轉發能力至少達到20Mpps以上。吞吐量主要包括兩個方面：

　　1. 整機吞吐量

　　整機指設備整機的包轉發能力，是設備性能的重要指標。路由器的工作在于根據IP包頭或者MPLS 標記選路，因此性能指標是指每秒轉發包的數量。整機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發能力，它是路由器在某端口上的包轉發能力。通常采用兩個相同速率測試接口。一般測試接口可能與接口位置及關系相關，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。

　　指標之二：路由表能力

　　路由器通常依靠所建立及維護的路由表來決定包的轉發。路由表能力是指路由表內所容納路由表項數量的極限。由于在Internet上執行BGP協議的路由器通常擁有數十萬條路由表項，所以該項目也是路由器能力的重要體現。一般而言，高速路由器應該能夠支持至少25萬條路由，平均每個目的地址至少提供2條路徑，系統必須支持至少25個BGP對等以及至少50個IGP鄰居。

　　指標之三：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部實現，傳統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，其次也很難設計出高速的共享總線，所以現有高速路由器一般采用可交換式背板的設計。背板能力能夠體現在路由器吞吐量上，背板能力通常大于依據吞吐量和測試包長所計算的值。但是背板能力只能在設計中體現，一般無法測試。

　　指標之四：丟包率

　　丟包率是指路由器在穩定的持續負荷下，由于資源缺少而不能轉發的數據包在應該轉發的數據包中所占的比例。丟包率通常用作衡量路由器在超負荷工作時路由器的性能。丟包率與數據包長度以及包發送頻率相關，在一些環境下，可以加上路由抖動或大量路由后進行測試模擬。

　　指標之五：時延

　　時延是指數據包第一個比特進入路由器到最后一個比特從路由器輸出的時間間隔。該時間間隔是存儲轉發方式工作的路由器的處理時間。時延與數據包長度和鏈路速率都有關，通常在路由器端口吞吐量范圍內測試。時延對網絡性能影響較大, 作為高速路由器，在最差情況下, 要求對1518字節及以下的IP包時延均都小于1ms。

　　指標之六：背靠背幀數

　　背靠背幀數是指以最小幀間隔發送最多數據包不引起丟包時的數據包數量。該指標用于測試路由器緩存能力。具有線速全雙工轉發能力的路由器，該指標值無限大。

　　指標之七：時延抖動

　　時延抖動是指時延變化。數據業務對時延抖動不敏感，所以該指標通常不作為衡量高速路由器的重要指標。對IP上除數據外的其他業務，如語音、視頻業務，該指標才有測試的必要性。

　　指標之八：服務質量能力

　　1.隊列管理機制

　　隊列管理控制機制通常指路由器擁塞管理機制及其隊列調度算法。常見的方法有RED、WRED、 WRR、DRR、WFQ、WF2Q等。

　　排隊策略：

　　● 支持公平排隊算法。

　　● 支持加權公平排隊算法。該算法給每個隊列一個權(weight)，由它決定該隊列可享用的鏈路帶寬。這樣，實時業務可以確實得到所要求的性能，非彈性業務流可以與普通(Best-effort)業務流相互隔離。

　　● 在輸入/輸出隊列的管理上，應采用虛擬輸出隊列的方法。

　　擁塞控制:

　　● 必須支持WFQ、RED等擁塞控制機制。

　　● 必須支持一種機制，由該機制可以為不符合其業務級別CIR/Burst合同的流量標記一個較高的丟棄優先級，該優先級應比滿足合同的流量和盡力而為的流量的丟棄優先級高。

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

　　2.端口硬件隊列數

　　通常路由器所支持的優先級由端口硬件隊列來保證。每個隊列中的優先級由隊列調度算法控制。

　　指標之九：網絡管理

　　網管是指網絡管理員通過網絡管理程序對網絡上資源進行集中化管理的操作，包括配置管理、計賬管理、性能管理、差錯管理和安全管理。設備所支持的網管程度體現設備的可管理性與可維護性，通常使用SNMPv2協議進行管理。網管粒度指示路由器管理的精細程度，如管理到端口、到網段、到IP地址、到MAC地址等粒度。管理粒度可能會影響路由器轉發能力。

　　指標之十：可靠性和可用性

　　1.設備的冗余

　　冗余可以包括接口冗余、插卡冗余、電源冗余、系統板冗余、時鐘板冗余、設備冗余等。冗余用于保證設備的可靠性與可用性，冗余量的設計應當在設備可靠性要求與投資間折衷。 路由器可以通過VRRP等協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小時工作，所以更換部件不應影響路由器工作。部件熱插拔是路由器24小時工作的保障。

　　3.無故障工作時間

　　該指標按照統計方式指出設備無故障工作的時間。一般無法測試，可以通過主要器件的無故障工作時間計算或者大量相同設備的工作情況計算。

　　4.內部時鐘精度

　　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。在使用內部時鐘時，其精度會影響誤碼率。

　　在高速路由器技術規范中，高速路由器的可靠性與可靠性規定應達到以下要求：

　　① 系統應達到或超過99.999%的可用性。

　　② 無故障連續工作時間：MTBF>10萬小時。

　　③ 故障恢復時間：系統故障恢復時間 < 30 mins。

　　④ 系統應具有自動保護切換功能。主備用切換時間應小于50ms。

　　⑤ SDH和ATM接口應具有自動保護切換功能，切換時間應小于50ms。

　　⑥ 要求設備具有高可靠性和高穩定性。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主要部件應具有熱備份冗余。線卡要求m+n備份并提供遠端測試診斷功能。電源故障能保持連接的有效性。

　　⑦ 系統必須不存在單故障點。