关于四层千兆接入交换机的综合评测

四层千兆接入交换机还是比较常用的，于是我研究了一下关于四层千兆接入交换机的综合评测，在这里拿出来和大家分享一下，希望对大家有用。延迟的测试情况也反映出三款四层千兆接入交换机在QoS启动前后，不同数据包在转发过程中享受的不同待遇。在开启QoS之前（由于版面原因我们只选用3Com的结果），不同的数据包的延迟并没有区别，有些时候，甚至出现了UDP 28的延迟大于UDP 26，UDP 26大于UDP 24、UDP 24大于UDP 21延迟的情况，非常的不规律。

当启用了QoS功能之后，情况有很大改观，在拥塞产生之后，不同数据包的延迟情况不同，低优先级的数据延迟迅速爬升，而高优先级数据包的延迟则缓慢的提升，而且依照不同的队列调度算法，不同优先级的数据包的延迟也不同，一般的情况是高优先级的数据包有着最低的延迟，次高优先级的数据包延迟更低一点，并以此类推，随着拥塞程度的变化，数据包的延迟会发生变化，但是增长到一定程度之后，延迟的变化不会有太大的改变。应该说从延迟大幅度发生变化的横坐标即拥塞度和变化的曲线来看，延迟变化趋近于帧丢失率测试的曲线。队列调度算法在这一测试中是起作用的，这一点我们可以从3Com和华为交换机的延迟测试结果中看出。

港湾公司的延迟测试结果总体看来延迟比较低，但是在拥塞测试中无论是PQ方式还是WRR的方式都与我们预想的结果有着比较大的出入，总是出现两个不同优先级的数据包的延迟没有明显的区别，该公司给予了我们一些解释（见该公司产品的介绍文章）。

在启动QoS的功能中，四层千兆接入交换机将在识别UDP端口号信息提供QoS服务的同时，对数据包的QoS信息位进行重写(相关介绍文章见网站上《QoS术语》)。改写IEEE802.1P字段要求四层千兆接入交换机工作在支持IEEE802.1Q VLAN的模式下。我们考虑到对于一个大型的企业网或者电信网来说，可能会存在跨局域网、广域网，跨交换机和路由器通信的可能。

在这种情况下，会存在着数据包的重新封装的过程，在以太网帧头的IEEE802.1P信息很有可能因此而丧失，所以我们让被测四层千兆接入交换机改写DSCP的信息。测试中，我们发送给四层千兆接入交换机的数据包没有携带DSCP字段的信息，而开启QoS功能之后，通过抓包我们发现交换机会正确的修改DSCP字段的信息。

港湾的FlexHammer 5010E和华为的Quidway S3026E都支持了速率限制的功能，可以按照四层千兆接入交换机的物理端口号、TCP/UDP端口号、IP地址等实现速率限制的功能。港湾的FlexHammer 5010E支持最小带宽192Kbps，最小增长步长为64Kbps的速率限制，华为的Quidway S3026E支持的是最小1Mbps，步长1Mbps的速率限制功能。通过测试，都能实现相应的功能，并有比较好的精确度。

在QoS方面，港湾和华为的交换机还可以支持基于流分类的端口镜像功能，将指定的数据包复制到相应的端口。在提高性能方面，港湾和华为的交换机支持端口的重定向。而3Com的SuperStack 3 Switch4400可以配合WebCache提高Web的访问速度。3Com的交换机出厂配置中就有一些QoS的设置，比如对3Com NBX以太网电话的数据包提供高优先级，对SNMP的数据包提供高优先级等，对于用户来说非常的方便。

安全是智能交换机能够实现的一个很重要的功能。除了我们知道的在二层基于MAC地址过滤、MAC地址与四层千兆接入交换机端口绑定的功能外，四层接入交换机还能提供多种流过滤功能。港湾和华为的交换机都支持ACL的功能，3Com的交换机虽然不支持ACL，但是通过设置一些数据包的优先级为丢弃，可以实现相应的功能。

智能不丧失性能

三台交换机的测试结果表明，在开启QoS功能后，利用ASIC实现数据包转发、ACL、QoS功能的四层接入交换机没有丧失太多的性能！按照我们第二项的测试方法，我们对交换机的纯二层性能先进行了测试，而后在开启QoS功能，重复与纯二层测试相同的内容，测试交换机的2/4层性能。测试的指标包括吞吐量、帧丢失率和千兆、百兆端口之间的延迟。测试中我们向四层千兆接入交换机发送10种不同的数据包，

我们向交换机发送的数据包为含UDP信息的数据包，端口号从21到30，每个数据包的UDP源和目的端口号相同。而在交换机的QoS功能中，需要交换机对这10种数据包的UDP信息都进行识别，不仅仅是停留在MAC层面。交换机还对相应数据包的DSCP字段进行了重写。同时，交换机上相应的队列调度机制也启动了。

三台交换机在纯二层测试时都达到了线速，在开启QoS功能之后，吞吐量和帧丢失率两个测试结果没有受到影响，三台交换机依旧是线速。延迟（平均延迟）的影响也不大，我们可以从延迟测试结果的表中可以看出来，同一款交换机在开启QoS前后的延迟差距并不是非常大，特别是在三款交换机千兆端口延迟测试的结果方面，我们发现延迟差距更小。另外，测试结果并不是象我们想象的在开启QoS功能之后，因为交换机对数据包的识别，对DSCP字段重写而造成延迟的增加。从延迟测试的情况看，以及我们测试交换机的经验看，每次延迟测试结果会有一定的偏差。结合这些因素并分析结果，我们认为开启QoS前后对交换机的延迟影响并不大。另外，从另一个角度看，延迟最大的差别在几十微秒，小的在零点几个微秒，这样的结果可能对于交换机厂商和芯片厂商更有意义和价值，而对于大多数的用户来说，感受到的区别不会太大。