了解路由器传输性能.docxVIP

宽带路由器　　路由器，那一定要先说一下路由器是做什么的。如果我们把处在同一网段内的主机的分布结构看作是平的，那我们与其它网段主机之间的关系就是“立体”的。大家应该都知道，互联网，也就是Internet，它就是一个“立体”结构的网络。访问INTERNET，或访问一切非本地网段内的资源，我们都要用到路由器。在一般小型网络环境中，我们的电脑在路由器之后，路由器工作在NAT模式下，为了完成网络通信，简单来讲，路由器需要做两件事情：首先，将收到的来自内网的数据包“掐头去尾”并填上新的地址信息；第二，将处理过的数据包发往下一“跳”。这一过程中，路由器可能会出现性能瓶颈，路由器把数据包“掐头去尾”并替换上新地址信息的这一过程是需要时间的，单位时间内路由器能处理（转发）多少数据包就是我们最能直观体会到的路由器性能强弱。　　说到这里要讲一个概念，那就是包转发率，单位是pps（包每秒），包转发率的概念很好理解，就是每秒钟路由器能转发的数据包的数量。在这里小新说一下对这一概念的理解，在网上查阅资料得知pps的计算方法是100Mbps / 8 / (64B+20B)=0.1488Mpps。100Mbps指的是路由器的设计带宽，除以8是将bps转化为Byteps，64B指的是以太网最小数据包的大小，20B是每个数据包在传输时的固定损耗，另外，要说明一下，这20B的损耗通过抓包工具是无法捕获的。我们再来看一下pps这个计算工式，100Mbps / 8 / (64B+20B)=0.1488Mpps 的计数单位是“个”，因为在100Mbps除以8之后，此时计数单位就是Byteps了，也就是Byte每秒。再用Byteps除以Byte，所得到的就是pps，第一个p也就是包(package)的意思。包转发率的概念是一个“以数量为基础的概念”，通俗的讲，就是一个以“个”为单位的概念，10pps指的就是每秒转发了10个数据包。　　接下来我们反着看一下pps的计算方法，100Mbps / 8 / (64B+20B)=0.1488Mpps。如果我们使用的数据包大于64B会如何？假如是128B，那公式将会变成这样。176Mbps / 8 / (128B+20B)=0.1488Mpps，但我们知道，百兆路由器的设计宽带极限是100Mbps，不可能超过这个数值，所以如果计算百兆路由器的128B数据包转发率，结果应该是100Mbps / 8 / (128B+20B)=0.08446Mpps。结果与0.1488Mpps相差甚远，这说明产生了传输瓶颈，瓶颈来自于百兆路由器的设计标准，而非来自于包转发性能。0.1488Mpps的这个极限值，对于百兆路由器来讲，基本上是不可能达到的，原因很简单，路由器的性能不足。我们不妨反着使用一下pps的计算公式，pps * (64B+20B) * 8 = bps，如果pps很低，那kps也必然小得可怜。并且在测试中我们发现，一般路由器的pps确实很低。因为pps很低，那我们可以适当放大“64B”这个数值，也就是说，我们不使用小包，我们可以使用大包，只要最后的乘积bps不大于100Mbps就可以。因为只要不大于100Mbps，那传输瓶颈我们便可认为不存在，此时的瓶颈应该只来自于路由器的包转发性能。　　说到这里，可能您会问这样一个问题，路由器转发100个小包是不是比转发100个大包要省事呢？关于这点，小新在网上找到一位前辈的文章，其中有这样一段描述：　　路由器在处理数据包时，主要的时间花在处理包头、包尾上，对不同大小的数据包，路由器每秒能处理的包数量差别不会太大。这就像邮局处理包裹，主要的时间是花在处理寄件人、收件人和物品信息以及检查上，包裹重一点轻一点对处理速度影响不会太大。如128Byte包每秒能处理10000个，并不能做到64 Byte包每秒处理20000个，而是只比10000个略多一点点，比如10100个。　　我们按着这个思路，使用大包去测试一台路由器的吞吐量，在我们得到Mbps之后，只要这个值不大于100Mbps，那我们就可以认为，路由器的传输瓶颈是来自于性能，也就是pps，而非是设计带宽。另外，由于路由器的性能瓶颈来自对包头信息的处理，而非来自传输数据包本身，所以我们可以认为，测试不同大小数据包，虽然Mbps结果会不同，但pps性能应该是一个相对平均的数值。　　接下来说一下测试环境，搭建环境很简单，只要有两台电脑就可以了，当然，电脑的性能越强越好。测试软件使用IxChariot，测试脚本采用High_Performance_Throughput，Pair数量为100。IxChariot是一款被普遍使用的网络负载测试工具，对High_Performance_Throughput脚本进行修改，我们可以得到不同大小的数据包，Pair数量被设定在10