路由器效能指標詳解與簡介

　　說到路由器的效能，不妨我先給大家簡單的介紹一下什麼是路由器，路由器是用來做什麼的!

　　路由器是一種連線多個網路或網段的網路裝置，它能將不同網路或網段之間的資料資訊進行“翻譯”，以使它們能夠相互“讀”懂對方的資料，從而構成一個更大的網路。

　　路由器有兩大典型功能，即資料通道功能和控制功能。資料通道功能包括轉發決定、背板轉發以及輸出鏈路排程等，一般由特定的硬體來完成;控制功能一般用軟體來實現，包括與相鄰路由器之間的資訊交換、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骨幹網的核心，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年面世後，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幹網。

　　相信大家已經對路由器的概念基本瞭解，那麼下面我們就說說核心路由器十項效能指標：

　　高速路由器的系統交換能力與處理能力是其有別於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介面，也必須在將來無須對現有介面卡和通用部件升級的情況下支援該介面。在裝置處理能力方面，當系統滿負荷執行時，所有介面應該能夠以線速處理短包,如40位元組、64位元組，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介面的交換，且與流量的型別無關。

　　指標之一： 吞吐量

　　吞吐量是路由器的包轉發能力。吞吐量與路由器埠數量、埠速率、資料包長度、資料包型別、路由計算模式分佈或集中以及測試方法有關，一般泛指處理器處理資料包的能力。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

　　整機指裝置整機的包轉發能力，是裝置效能的重要指標。路由器的工作在於根據IP包頭或者MPLS 標記選路，因此效能指標是指每秒轉發包的數量。整機吞吐量通常小於路由器所有埠吞吐量之和。

　　2. 埠吞吐量

　　埠吞吐量是指埠包轉發能力，它是路由器在某埠上的包轉發能力。通常採用兩個相同速率測試介面。一般測試介面可能與介面位置及關係相關，例如同一插卡上埠間測試的吞吐量可能與不同插卡上埠間吞吐量值不同。

　　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。由於在Internet上執行BGP協議的路由器通常擁有數十萬條路由表項，所以該專案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援至少25萬條路由，平均每個目的地址至少提供2條路徑，系統必須支援至少25個BGP對等以及至少50個IGP鄰居。

　　指標之三：背板能力

　　背板指輸入與輸出埠間的物理通路。背板能力是路由器的內部實現，傳統路由器採用共享背板，但是作為高效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匯流排，所以現有高速路由器一般採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，背板能力通常大於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，由於資源缺少而不能轉發的資料包在應該轉發的資料包中所佔的比例。丟包率通常用作衡量路由器在超負荷工作時路由器的效能。丟包率與資料包長度以及包傳送頻率相關，在一些環境下，可以加上路由抖動或大量路由後進行測試模擬。

　　指標之五：時延

　　時延是指資料包第一個位元進入路由器到最後一個位元從路由器輸出的時間間隔。該時間間隔是儲存轉發方式工作的路由器的處理時間。時延與資料包長度和鏈路速率都有關，通常在路由器埠吞吐量範圍內測試。時延對網路效能影響較大, 作為高速路由器，在最差情況下, 要求對1518位元組及以下的IP包時延均都小於1ms。

　　指標之六：背靠背幀數

　　背靠背幀數是指以最小幀間隔傳送最多資料包不引起丟包時的資料包數量。該指標用於測試路由器快取能力。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。資料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上除資料外的其他業務，如語音、視訊業務，該指標才有測試的必要性。

　　指標之八：服務質量能力

　　1.佇列管理機制

　　佇列管理控制機制通常指路由器擁塞管理機制及其佇列排程演算法。常見的方法有RED、WRED、 WRR、DRR、WFQ、WF2Q等。

　　排隊策略：

　　● 支援公平排隊演算法。

　　● 支援加權公平排隊演算法。該演算法給每個佇列一個權weight，由它決定該佇列可享用的鏈路頻寬。這樣，實時業務可以確實得到所要求的效能，非彈性業務流可以與普通Best-effort業務流相互隔離。

　　● 在輸入/輸出佇列的管理上，應採用虛擬輸出佇列的方法。

　　擁塞控制:

　　● 必須支援WFQ、RED等擁塞控制機制。

　　● 必須支援一種機制，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順序，該優先順序應比滿足合同的流量和盡力而為的流量的丟棄優先順序高。

　　● 在有可能存在輸出佇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.埠硬體佇列數

　　通常路由器所支援的優先順序由埠硬體佇列來保證。每個佇列中的優先順序由佇列排程演算法控制。

　　指標之九：網路管理

　　網管是指網路管理員通過網路管理程式對網路上資源進行集中化管理的操作，包括配置管理、計賬管理、效能管理、差錯管理和安全管理。裝置所支援的網管程度體現裝置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，如管理到埠、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.裝置的冗餘

　　冗餘可以包括介面冗餘、插卡冗餘、電源冗餘、系統板冗餘、時鐘板冗餘、裝置冗餘等。冗餘用於保證裝置的可靠性與可用性，冗餘量的設計應當在裝置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餘。

　　2.熱插拔元件

　　由於路由器通常要求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裝置無故障工作的時間。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裝置的工作情況計算。

　　4.內部時鐘精度

　　擁有ATM埠做電路模擬或者POS口的路由器互連通常需要同步。在使用內部時鐘時，其精度會影響誤位元速率。

　　在高速路由器技術規範中，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於50ms。

　　⑤ SDH和ATM介面應具有自動保護切換功能，切換時間應小於50ms。

　　⑥ 要求裝置具有高可靠性和高穩定性。主處理器、主儲存器、交換矩陣、電源、匯流排仲裁器和管理介面等系統主要部件應具有熱備份冗餘。線卡要求m+n備份並提供遠端測試診斷功能。電源故障能保持連線的有效性。

　　⑦ 系統必須不存在單故障點。