Tolly 集团的测试定义了有关测量 2-3 层局域网交 换机和 4-7 层局域网交换机的测量标准和参数(也称为负载均衡,应用交换机或者应用交 付控制器)。 在本系列的第一部分,我们将解释测量指标和其它的有关局域网交换机功耗和效率的 考虑事项。有关局域网交换机功耗测试的第二部分,我们将概述其测量方法。 局域网交换机功耗测试需要考虑的因素 许多因素可以影响局域网交换机功率消耗的方式。网络接口——铜线与光纤——会影 响功耗,所需的活跃端口数量和软件模块数量会启动网络中某些层的传输。 此外,如果流量检查的深度越深,需要的功耗就越多。4-7 层交换机有他们自己的测 试需求,因为交换机会基于协议栈里更高层和包中更深的数据做出决策。这可能使不同的 代码路径,影响功耗。 局域网交换机功耗的测试基准 为了执行有目的的测试,许多的基准必须被指定。 稳态功耗 当我们使用了性能测试里的长期稳定状态,那就意味着,该系统运行在一个可以一直 保持下去的状态。从功耗的角度来看,这不是很明确。例如,风扇的运行肯定会增加功 耗。由于一些厂商可能在系统启动时(即使它是在不需要散热的时候)开始 “测试”风 扇,所以我们决定在设备启动的五分钟后开始功耗测试,以便于允许启动测试——这可能 暂时增加功耗——到结束。 TechTarget 网络技术专题之“交换机测试小指南” Page 4 of 16 而且,我们必须确定稳定状态的功耗是否基于一个活动的设备而不是空闲端口,或者 处理流量的设备。 无论使用的定义如何,需要注意的是,基于单独的稳态功耗能源成本计算是不可能准 确的,因为,随着时间的变化,交换机将不会保持在一个与流量负荷和其它方面操作有关 的单一状态。 模块/接口 为了得到准确的功耗测量,测试必须指明所有系统中正在使用的模块。至于“叠放” 或者固定端口的交换机,也有可能存在可选模块,它们将潜在的影响功耗。通常,这会包 含使用于一组中连接一台交换机背板到另一台交换机背板的上行和/或堆叠端口。 电力供应的影响 对于提供多种电源供应选择的系统来说,当他们的负荷在 50%至 90%之间时,电源供 应通常工作在他们的最有效状态,因此,电源供应选择是非常重要的。对于负载较轻的模 块化系统来说,为系统选择最高电源容量供应会导致电源供应低效率运行,并且比利用一 个运行在性能中间值的低容量电源供应使用更高的功耗。 在第二部分,将会学习局域网交换机功耗和能源效率的测试方法。 原文链接:http://www.searchnetworking.com.cn/showcontent_29895.htm (来源:TechTarget 中国 作者:Kevin Tolly 译者:王波) TechTarget 网络技术专题之“交换机测试小指南” Page 5 of 16 如何测试局域网交换机能源效率 供应商承诺节能的网络,但他们往往无法证明组件的实际消耗。因此,企业用户必须 执行局域网交换机能源效率的正规测试,这与他们用来确定速度、反馈和功能所做的测试 相同。在局域网交换机功耗测试最佳指南的第一部分,我们讨论了测量局域网交换机能源 效率测量指标的必要性。本文将介绍局域网交换机功耗测试的测量方法。 局域网交换机功耗的系统测量方法 往往单一的测试提供了多种测量方法或者对于同一数据的不同看法。当提到测试局域 网交换机能源效率和功耗时,以下是一些可供参考的测量措施: 系统吞吐量 在交换机性能测试中,吞吐量通常是最重要的测量参数。这也是在衡量功耗时的一个 重要测量。这些数字用来测量功耗以便于计算出每瓦特用电能达到多大的吞吐量。 我们建议测试人员测量包括计算每兆比特千瓦时(Mbps/Watt)。千兆比特也可以在 适当情况下使用。用户还可以通过原始数据计算出每兆每秒消耗的碳。 吞吐量测试也很重要,因为一些制造商已经选择使用了不能提供到所有已连接接口的 线速吞吐量的网络架构。 这种交换机有“超额使用”的卡模块和/或底板。他们可能使用比提供完整线速吞吐 量设备更少的能源。 如果没有吞吐量测试,人们可能会得出错误的结论,低容量设备比通过相同数量的端 口提供更高吞吐量的设备更有效。随着吞吐量慢慢被引入计算,人们可以将所达到的吞吐 量与能源消耗相关联。 功率因素作为测试局域网交换机能源效率的考量 或许与功耗的绝对测量同等重要的是量化 DUT 使用的能源效率。 根据 Wikipedia.com 记载,功率因素是“真正流向(用于)负载的功率与实际功率的 比”。电力能源的无效利用意味着设备消耗比他实际上可以使用的能源更多,因此长期的 电力消耗成本将比他们实际需要的高。 功率因素(pf)是一个介于 0 和 1 之间的数字,1 代表最高或 100%的效率。如 “Watts Up”的测试工具将自动计算这个值。假设波形同相,系统的实际功率消耗是通过 TechTarget 网络技术专题之“交换机测试小指南” Page 6 of 16 跨过设备的电压和电流的 RMS 值来得出。电力能源供应商使用这个值来评估总的能量使 用。可问题是,因为网络中设备的复杂性,电压和电流的波形往往不会同相。 这种测量方法仅发生在处理交流电源的情况,而不用于直流系统。 考虑测试功率消耗的流量负荷 拥有不同的负载水平以获得不同等级网络活动的准确消耗分析很重要。请注意,连接 的和开放的端口状态意味着不仅电缆已经连接,而且物理层和 MAC 层也为活动状态。 在负载极限内所列的比例是设备配置的理论最高值。 Tolly 集团建议测试可以参考下表运行: 排列(数) 1 2 3 4 5 帧/包的大小产生不同的情况 以往第二层和第三层的交换机测试可以在一个帧/包大小的范围内运行,从最小合法 大小 64 字节到最大标准大小 1,518 字节,此外还有运行在不同规格大小的其他测试,最 常见的有 128, 256, 512 和 1,024。一些测试还包括非标准的“特大”帧。它们可以大到 16,000 字节,但通常在大约 9 千字节或 9,128 字节进行测试。为了第二层和第三层的功 耗测试,测试所有的这些帧/包的大小是没有必要的。 虽然在确定基准功耗时,有关使用哪种帧大小还没有一个行业标准,人们应该记住, 通常情况下,“最坏情况”也会包含一个仅使用 64 字节帧的测试。这种测试将强制交换 机去处理它最大数量的包,并且通常会导致它的功耗升至最大。 相反,更大的数据有效负载尺寸,如 1,518 字节或特大帧的测试,降低了单位时间 处理的数量,并且再次取决于设备架构,会再降低功耗。在任何情况下,人们应该注意 (测试结果应当记载)用于给定测试的帧大小。 测试第四层以上(包括第四层)会包括实际的流量流(例如,会话建立,数据传输, 会话断开)。就其性质而言,这些流量将由混合的帧/包的大小组成。因此,作为这些层 的测试,仅有一种尺寸流量的概念消失了。 端口状态 全部断开 活动(连接和公开) 活动 活动 活动 流量符合 无 无 0% 50% 100% TechTarget 网络技术专题之“交换机测试小指南” Page 7 of 16 但是,重要的是要认识到,处理“更小的”和“更大的”数据单元的想法的确存在于 4-7 层的测试。这个数据单元将在测试中显示为“对象的大小”,即,正在从服务器通过 交换机返回到客户端的对象的大小。同样重要的是要注意这些对象的大小可以,而且常常 比最高标准的以太网帧大小 1,518 字节更大。 考虑局域网交换机能效测试的流量类型 交换机可以在硬件或软件或两者结合的情况下处理流量,这取决于流量的特性。虽然 交换机厂商很少透露这个层面的详细内容,但是对于测试者来说理解这一点很重要,“软 件”与“硬件”对于交换机功耗有不同影响。 当交换机不能处理某些依赖于硬件芯片,且必须依赖运行于主处理器上软件的流量 时,这必然会增加 CPU 的利用率,从而也增加了功耗。 所以,在测量功耗时,流量类型和流量混合适用于你的使用目的很重要。尽管大多数 (如果不是全部)交换机会在硬件中处理第二层流量,但是有些交换机在主 CPU 中处理部 分或所有第三层(路由层)的功能。 试图理解哪个“层”的流量正在处理常常会被混淆。关键是要记住不一定内容决定了 哪一层,而是交换机性能和设置。例如,有的可以通过第二层的交换机发送第七层的 HTTP 流量,但是这个交换机只能基于第二层的信息来做决定。因此,结果可能是一样的,无论 流量包包含应用程序数据或仅仅只包含合法的第二层地址信息。 请记住,仅仅因为你在传输上层流量,所以你不能简单的假设交换机正在某一特定水 平处理工作,除非你建立了你的测试计划以证明协议栈中特定层的内容导引着流量。例 如,许多第七层的测试被设计用来直接让交换机发送流量到基于通过该连接请求网页的特 定端口。在这种情况下,通过确认与已知的“获取”请求连接的目标服务器已到达,很容 易证明正在处理的是堆栈中的哪一层。 原文链接:http://www.searchnetworking.com.cn/showcontent_30046.htm (来源:TechTarget 中国 作者:Kevin Tolly 译者:王波) TechTarget 网络技术专题之“交换机测试小指南” Page 8 of 16 10GB 以太网交换机延迟测试什么? 随着价位的持续下降,10 Gigabit Ethernet (GbE)交换机变得更适合于企业的大规 模部署。可用的基本带宽是史无前例的——一个端口就能提供 1,000 条原始的 10Mbps 以 太网链路的基本容量。但当企业进行部署时,它们将会发现不仅测试 10GbE 交换机的吞吐 量很重要,测试延迟时间也很重要。不管交换机有多强大,高延迟都是不可接受的。 10 Gigabit Ethernet 交换机延迟指的是什么? 延迟即延误的另一种说法。对于交换机,我们主要关注于数据包从输入到输出在交换 机中停留的时间有多久。自然,这种延迟会叠加到最终用户与目标应用之间网络的其它点 的延迟中。 对于最终用户,延迟就等于更长的等待时间。对于 10 GbE 交换机的本身容量,一个 交换机将可能被用于支持相当大的用户数。因此,一个交换机有可能成为组织中一个重大 瓶颈的根源。 什么导致 10 Gigabit Ethernet 的交换机延迟? 网络交换机延迟可能由一系列因素造成,它们都直接或间接地与交换机的内部架构有 关。在某个时刻,某个资源会变得紧张,而数据包会在缓冲中等待资源的释放。时间推移 的结果就是延迟。 高端交换机通常不仅仅只是完成 2 层的包交换。许多 10 GbE 交换机也提供 4 层到 7 层的交换,这需要对数据包内容进行更深度的探测。在很多时候,这种情况可以通过 SSL 卸载实现。 SSL 处理的加密载荷可能会耗尽交换机的处理资源并增加延迟。因此,有些供应商实 现了 SSL 功能的硬件卸载来改进总体性能。供应也可能在交换机内部实现一个分布式的架 构以避免增加延迟的瓶颈。 交换模式:直通交换 vs.存储转发 交换机设计是根据标准进行包处理的,但交换机的设计是没有标准的。例如,一个交 换机,即使是来自同一个供应商,也可能在设计上有所差别,因为一个供应商也可能开发 自己的高端交换机,而将另一个供应商的交换机贴牌作为低端交换机销售。 如果在 90 年代建设交换 LAN,你一定会记得关于“直通交换”与“存储转发”哪个是 更好交换架构的“体系架构战争”。直通交换会在它们有确定路径的足够信息时就马上转 TechTarget 网络技术专题之“交换机测试小指南” Page 9 of 16 发流量到输出路径——一般是在整个数据包完全到达输入端口前。存储转发交换会等到整 个数据包都到达后才开始往前进路径传输数据。 虽然我很长时间没有听到关于这些架构的争论(因为存储转发已经成为标准方法), 最近几年有一些供应商又开始推崇直通交换方法。其中最著名的就是 Cisco,它的 Nexus 5000 数据中心交换机就被确定是采用直通架构的。 最起码,直通交换理论上可以减少延迟时间,特别是对于较大的数据包,因为——假 设交换机不需要对数据作深度检查——它可以比存储转发更早些开始发送输出数据。但是 要知道——如果改进的效果仅限于几毫秒,这个优点只是停留在理论上。 模拟流量负载来测试 10 Gigabit Ethernet 交换机延迟 延迟可以通过使用商业交换机测试工具快速和精确地测量出来,如 Ixia and Spirent Communications 的一些测试工具。然后,幸运的是基本测试并不是问题。然而,问题在于 获得有效且有用的延迟测量数据必须在交换机有一定负载的状况下进行。 更重要的是,用于测试的负载必须能代表交换机部署后你所预期的负载和流量模式。 例如,交换机转发不加密 7 层流量的延迟结果对于分析交换机处理 SSL 事务的延迟用处很 小。 幸运的是,现在的流量生成器非常先进,我们可以很容易地配置测试工具产生多种协 议的反映实际环境的流量。来自现有网络设备的统计,或者甚至是用像 Wireshark 的简单 的网络分析器监控现有的网络,都可以为我们提供理解协议和负载特点的信息,这可以作 为测试的出发点。 交换机测试更注重流量大小而不是流量类型 流量类型并不是测量延迟的唯一重要的参数。最重要的是对象大小。一个 64 字节的 数据块将一定会比 8KB 的更快地通过设备,从而延迟会更低些。因此,对象大小必须总是 首先确定的。此外,来自现有网络的统计信息会告诉我们网络中最常见的对象大小。而 且,关于愿意显示的可能的最低延迟,供应商几乎都一致地选择 64 字节数据对象的测试 结果,这并不令人感到意外。 测试并发连接 最后,延迟必须在系统运行一定数量的并发连接且与你的环境相关的会话创建/结束 比率下进行测试。所有这些不同的负载因素将会影响延迟时间,并最终影响到最终用户体 验的质量。 以后我们将讨论如何处理测试工具无法让核心交换机到达工作极限的问题。并且我将 介绍评估边缘交换机关键因素,其中带宽和吞吐量方面是与核心交换机的有很大不同。 TechTarget 网络技术专题之“交换机测试小指南” Page 10 of 16 原文链接:http://www.searchnetworking.com.cn/showcontent_32087.htm (来源:TechTarget 中国 作者:Kevin Tolly 译者:曾少宁,陈柳) TechTarget 网络技术专题之“交换机测试小指南” Page 11 of 16 应用交换机测试:简单的 RFP 指南(上) 应用交换机——即负载均衡器——对于应用发布和企业网络和电子商务中的性能是很 重要的部分。与其它技术相似,应用交换机的 RFP 过程意味着大量的测试。 应用交换机测试并不总是很容易,因为模拟负载平衡器必须处理的请求和流量的容量 是很困难的。同时,由于应用交换机的功能不仅仅是负载平衡,网络管理员会发现他们需 要测试很多的功能。 Tolly Group 已经出了一本关于测试应用交换机的技巧书来作为 Tolly Common RFP Series 的一部分。RFP 系列书籍提供了波谱技术的测试指南,其中涉及的内容从 LAN 交换 机互操作性到虚拟服务器性能。在《Tolly Common RFP: Application Switches》中,公 司探讨了在不同的情形下应用交换机的测试,其中包括从 2 到 15 台服务器的小型业务, 到具有 100 台以上服务器的数据中心等。 应用交换机测试:必须考虑的功能 从最简单的角度看来,应用交换器连接着复杂的后端服务器,具有一个名称和 IP 地 址。但是,它们并不仅仅发送流量到后端服务器群。应用交换机还处理 OSI 模式的第 4 到 7 层的数据。 此外,它们进行深度包检测(DPI)以便根据更高层信息作出均衡决定。比如,HTTP 文本数据可能通过一组服务器来处理,而 HTTP 图象数据则是由另一组进行处理。 对于更高的协议栈,应用交换机可以实现其它帮助提高用户体验的功能。有些设备支 持从目标服务器剥离的 SSL 终端功能。这可以让服务器对用户请求响应更加灵敏。有些应 用交换器也可以动态地压缩服务器响应,这样会减少需要的传输带宽。 负载均衡器也可以在发生攻击时提供完整性。由于它们通常是连接到 Internet 并作 为 TCP/IP 网络的一个终端,因此,它们不可避免地会受到黑客攻击。当出现黑客攻击的 情况时,应用交换器必须能够检测到这些攻击并在攻击发生时保持正常工作。 负载均衡器测试中的挑战 在网络中测试应用交换机表示检查它们在不同的情况下的工作状况。 理论上,负载均衡器可以通过使用实际的客户端来向实际的后端服务器发送请求来测 试,但是在实践中,这并不是一个好的方法。要求生成足够负载以便消耗大多数负载均衡 器而所需要的客户端和服务器数量在逻辑上和经济上是难以实现的。即使有足够的客户端 /服务器基础架构,也将必须开发一个方法来生成流量和收集正确的性能统计。 TechTarget 网络技术专题之“交换机测试小指南” Page 12 of 16 应用交换机测试工具 认识到这些挑战,许多供应商已经开发一些工具,用来同时实现测试负载均衡所需要 的客户端和服务器端元素。这些工具可以模拟来自客户端和服务器端的数据流量。因为它 们是有目的地用来生成流量的,它们通常可以产生加压负载均衡器的高负载。它们也设计 了重复的过程,这在多个设备间进行性能比较所必需的。 Tolly 的应用交换机 RFP 指南包含许多的测试,包括 4 层协议的基本设备吞吐量、4 层及 7 层协议的连接速率和响应时间、7 层协议的事务速率、SSL 分载性能、缓存和分布 式服务拒绝(DDoS)攻击。本文中,我们将学习更多关于 4 层和 7 层协议的测试验证、测 试缓存的关联性和测量 DDoS 性能。 原文链接:http://www.searchnetworking.com.cn/showcontent_23802.htm (来源:TechTarget 中国 作者:Kevin Tolly 译者:曾少宁,陈柳) TechTarget 网络技术专题之“交换机测试小指南” Page 13 of 16 应用交换机测试:简单的 RFP 指南(下) 4 层和 7 层协议测试验证 这些测试的主要区别是应用交换在作出决定之前需要查找(如,所查找的协议栈深 度)多少数据包。事实上,如果不小心的话,我们会把 4 层协议上的测试误认为是 7 层协 议上的测试。比如,仅仅是因为 HTTP 流量不能证明 DUT 是在评估应用层的流量。 而许多数据变化可能跟一些特性有关,如上层协议的特殊处理、应用使用的具体协议 等,下表是最常用的 4 层到 7 层协议上的测试验证流程。 Test 4 层协议 7 层 Web 协议 (HTTP) Test 7 层安全 Web 协议 (HTTPS) Goal Verification Procedure 在 IP 地址层面 验证指向一个“前端”IP 地址的流量被分发到后 作均衡决定。 台 2 个以上的服务器。 在 HTTP 内容 层作均衡决 定。 Goal 配置 DUT 来向一台服务器发送.html 对象,而向 另一台服务器发送.jpg 图片对象。验证流量的流 向。 Verification Procedure 验证 HTTP 应用例子。此外,对于加密和解密, 剥离加密/解密 使用一个包捕捉工具验证 DUT 客户端的流量是加 功能,然后在 密的,而 DUT 和服务器之间的流量是不加密的。 HTTP 内容层面 (通常只需要查看数据包的内容就能确定它是否 作均衡决定。 加密。) 测试结果 测试工具通常在测试过程中提供实时报表,并在后面提供更详细的分析。测试人员可 能也想要在另一个数据端的测试时使用负载均衡器的报表功能。在测试工具保存测试结果 后,测试人员只从稳定运行的设备上测试运行的部位获取值,然后计算这些读取的平均值 (一般是一分钟以上)来得到最终结果。 由于测试人员需要单独评估哪些结果是“稳定状态”下产生的,因此结果会有所不 同。但是,稳定状况结果一般是由 100 个以上的样例组成的。 服务器优化:缓存 TechTarget 网络技术专题之“交换机测试小指南” Page 14 of 16 目标服务器所传输的数据——以及通过应用交换机传输的数据是静态数据。比如,诸 如公司 LOGO 和产品图片的对象几乎不会改变。对于这些对象,如果一个应用交换机重复 地请求相同的对象,或者源服务器重复地获取或传输这些对象,都是很影响效率的。 实现缓存的应用交换机可以减少目标服务器的负载,从而使源服务器能够更高效地工 作并可能提高客户端响应时间。 创建一个缓存测试最难的部分是通过设计使结果对于部署更有意义,而不只是简单地 显示应用交换机的性能。如果一个应用交换机供应商选择强调一个说明大量缓存数据传输 给了客户端的测试,那么这些结果可能并不意味着缓存能提高性能。 为了创建一个缓存相关和/或解释一个缓存测试报告,我们首先需要评估从 Web 服务 器请求的数据流量模型。我们必须首先知道所测试的应用交换机所支持的缓存。然后我们 必须分析服务器发送的实际流量流。因此,我们必须大致确定流量的: 缓存交换面支持的一个数据类型。 服务器正在发送的重复数据。 测试工具一般没有特别为评估实现缓存方式的测试模板。 分布式拒绝服务(DDoS)性能测试 应用交换机经常用在内部网与公共 Internet 的交界处。因此,应用交换机是攻击的 主要目标。交换机本身不是攻击的直接目标,但是攻击者知道这是用户访问企业内部数据 的一个网关。通过使应用交换机无法处理实际的用户数据,攻击者最终达到拒绝服务攻击 的目的。 试图阻止正常处理的最常用方法是发送特定协议数据包来触发交换机的资源分配,最 终耗尽合法会话所需要的资源。 DDoS 性能测试是检查一个应用交换机能够检测和防御拒绝服务攻击的能力。 测试概述 主流性能测试是尝试发现最大性能,这个测试为有效流量建立一个基线作为开始点。 然后,通过使用 DUT 来处理有效流量的一个稳定流量,测试人员发起针对 DUT 的攻击来测 量在吞吐量耗尽前它的防御数量。 这个测试没有官方或具体标准——甚至是常用实践方法来确定一个应用交换机在攻击 中所应该能够处理的流量数。重要的是预想的部署所需要的是什么条件。 TechTarget 网络技术专题之“交换机测试小指南” Page 15 of 16 我们的测试对于有效流量使用的是 1 Gbps 的传输率,它可能是确定关联的流量数。 记住需要选择的带宽应小于测试中需要注入的攻击流量的最大值。 测试人员也必须确定测试相关的攻击。因为不同的攻击对于 DUT 的影响不同,所以不 能因为 DUT 能够阻止一种特定的攻击就认为它可以阻止所有的攻击。 常见的攻击 ?ICMP (Ping) ?SYN Flood ?Tear Drop ?Land ?Fraggle ?Zombie Connection ?Ping of Death 原文链接:http://www.searchnetworking.com.cn/showcontent_23828.htm (来源:TechTarget 中国 作者:Kevin Tolly 译者:曾少宁,陈柳) TechTarget 网络技术专题之“交换机测试小指南” Page 16 of 16