思科虚拟交换系统全面打破吞吐量纪录

　　业界目前最大规模的交换能力

　　为了考察虚拟交换系统的性能，在本次测试中我们集中验证了交换结构的吞吐量和延时，故障倒换时间和单播／组播混合流量通过虚拟交换系统的能力。

　　为了尝试考量虚拟交换系统交换结构的吞吐量和延时，我们构建了一个简单但是规模庞大的测试环境，思博伦公司（Spirent）的130个万兆以太网测试仪接口分别连接到130个分布在两个Cisco Catalyst6509设备上的万兆以太网接口上，两个Cisco Catalyst6509预先配置为一个虚拟交换系统。

　　这些测试产生了到目前为止我们在单一逻辑设备上所得到的最大的转发性能，在64字节时，Cisco公司的虚拟交换系统每秒钟转发能力超过7亿7千万（770mpps）个数据包。我们同时还测试了在不构成虚拟交换系统时，每个设备每秒钟转发了3亿8千5百万个数据包，虚拟交换系统的能力正好时单一设备的两倍，测试结果证明虚拟交换系统在交换能力上并没有因为交换结构跨越物理设备而受到任何影响。

　　我们还同时验证了在256字节（接近因特网上平均数据包长度）和1518字节（大部分生产网上最大数据包长度）时虚拟交换系统的转发能力，我们得到的数值287Mpps和53Mpps都准确的为单一设备的两倍。

　　在1518字节数据包长测试时我们得到的转发能力结果大约相当于648Gbps，这个数值约为130个万兆接口理论上数值的一半。虚拟交换系统性能受到限制的原因是虚拟交换技术虽然成倍地扩展了系统的交换能力，但是受限于Sup720引擎目前的能力，每个接口卡和交换结构的连接并没有被扩展。

　　在10％负载的情况下，我们测试了3种数据包长的转发延时，Spirent公司的TestCenter测试系统得到的平均时延在12微秒到17微秒之间。虚拟交换系统（VSS）的平均时延和一般万兆交换机一样，远远小于应用可以感知的程度。即使是时延分布的最大值66微秒，与Internet上常见的几十毫秒相比，对应用的性能影响都是微不足道的。

　　快速的故障倒换

　　我们的故障倒换测试结果又创造了一个新纪录，Cisco公司的虚拟交换系统（VSS）在二层和三层网络故障时的倒换速度是我们到目前所得到的最快的结果。

　　我们首先搭建了一个传统的环境，二层设备间采用RSTP协议，HSRP提供三层网关的冗余保护，Spirent公司的TestCenter测试系统仿真16000台计算机互相访问，流量完全经过我们搭建的具有冗余保护的接入层，汇聚层和核心层。在测试过程中，我们通过切断汇聚层设备电源的方式触发各种保护机制，在6.883秒后流量完全恢复正常。

　　我们然后采用同样的测试方法对虚拟交换技术进行测试，测试结果表明核心层和汇聚层的故障倒换时间分别为341微秒和322微秒，采用虚拟交换技术的网络故障倒换时间比传统的保护方式快了20倍。

　　强大的核心设备能力

　　为了检验Cisco公司虚拟交换系统作为网络核心设备的能力，我们的测试流量的构造相对复杂，测试流量对应176000个单播IP路由，10000个组播组，超过56亿个数据流。

　　在测试过程中，我们还在虚拟交换系统上加载了包括10000条规则的安全访问控制，同时在每个端口配置了DSCP服务质量控制功能，并且采用Netflow功能对所有的数据流进行跟踪。

　　在所有的测试中，不论是单播测试还是单播／组播混合测试，不论是在汇聚层还是同时在汇聚层和核心层采用虚拟交换技术，虚拟交换系统的吞吐量都是传统方式的两倍，测试结果再一次表明了虚拟交换技术采用的主／主工作方式相对过去主／备方式的优势。

　　在时延方面，采用虚拟交换技术与不采用虚拟交换技术时记录到的平均延时基本一致，在26微秒和90微秒之间，这个范围远小于应用能够感知的范围。

　　采用虚拟交换技术的最大延时与不采用虚拟交换技术的最大延时相比变化相对较大，但是也不会对应用产生任何负面的影响。有趣的是，采用虚拟交换技术时在256字节数据包测试时，最大延时是不采用虚拟交换技术的4倍。所有的最大延时都远小于1毫秒。

　　Cisco公司的虚拟交换技术的出现是尖端交换领域中的突破性进展，虚拟交换技术通过加快故障倒换极大地提高了系统可靠性，同时虚拟交换技术也促进了交换容量的成倍提高。