Khi xem thông số hiệu năng của bộ chuyển mạch công nghiệp, cần phân biệt tốc độ cổng, dung lượng chuyển mạch, tốc độ chuyển tiếp gói và thông lượng dịch vụ thực tế. Gbps mô tả số bit mỗi giây, còn Mpps mô tả số khung được xử lý mỗi giây; không thể so sánh trực tiếp độ lớn của các con số này. Bài viết này giải thích các giả định và giới hạn của phép tính, đồng thời sửa các lỗi trong bài viết cũ: ghi tốc độ chuyển tiếp gói bằng Mbps, chuyển đổi byte sai và dùng số liệu dung lượng để trực tiếp khẳng định khả năng đạt tốc độ đường truyền.
Dữ liệu đi qua các giao diện, chip và đầu ra
Thiết bị đầu cuối tổ chức dữ liệu thành các khung Ethernet và gửi chúng đến đầu vào; bộ chuyển mạch chọn đầu ra dựa trên địa chỉ đích và cấu hình. Phần cứng cần tiếp nhận, phân tích và chuyển tiếp, đồng thời mỗi đầu ra cũng cần truyền theo tốc độ riêng. Khi nhiều đầu vào cạnh tranh cùng một đầu ra, dữ liệu có thể phải chờ trong hàng đợi. Việc kết nối được một giao diện chỉ có nghĩa là liên kết đã được thiết lập; điều đó không chứng minh rằng mọi khung đều có thể được gửi đi kịp thời khi nhiều cổng chịu tải liên tục.
Có thể hình dung thiết bị là nhiều đầu vào dùng chung khả năng xử lý nội bộ và các đầu ra khác nhau, nhưng không thể dùng phép so sánh với đường giao thông để suy ra hiệu năng chính xác. Kết quả thực tế phụ thuộc vào độ dài khung, chiều truyền, chức năng, cấu hình và tải. Khi yêu cầu báo giá hoặc xem báo cáo thử nghiệm, hãy xem xét đồng thời các điều kiện này; đừng chỉ chọn giá trị lớn nhất trong bảng thông số.
Trước hết, phân biệt bit, byte và khung
Chữ b viết thường biểu thị bit, chữ B viết hoa biểu thị byte, và thông thường một byte bằng tám bit. Mb/s hoặc Mbps nghĩa là megabit mỗi giây, còn MB/s nghĩa là megabyte mỗi giây. Tốc độ mạng thường sử dụng tiền tố thập phân; phần mềm cũng có thể sử dụng các quy ước hiển thị khác nhau, vì vậy hãy xác nhận đơn vị khi so sánh. Phát biểu trong bài viết cũ rằng “một MB bằng 1024 byte” là không đúng, và không thể tính dung lượng dữ liệu dựa trên cơ sở đó.
pps biểu thị số khung hoặc gói được xử lý mỗi giây, còn Mpps là triệu khung hoặc gói mỗi giây. Ở cùng tốc độ bit, nhiều khung nhỏ đòi hỏi tốc độ xử lý khung cao hơn; khung dài hơn mang nhiều dữ liệu hơn trong mỗi lần xử lý. Cần kiểm tra ý nghĩa cụ thể của “gói” trong tài liệu thiết bị, đặc biệt không gộp tốc độ đường truyền của giao diện, dữ liệu dịch vụ hữu ích và tốc độ xử lý thành một thông số.
Cách tính ra 1.488 Mpps
Lấy ví dụ một cổng Gigabit Ethernet, một chiều truyền và khung Ethernet dài 64 byte: thời gian chiếm dụng đường truyền còn bao gồm phần mở đầu và dấu phân cách bắt đầu khung dài 8 byte, cùng khoảng cách giữa các khung có thời gian tương ứng với 12 byte. Khoảng cách giữa các khung không phải là một trường dữ liệu bổ sung, nhưng vẫn chiếm thời gian truyền. Quy đổi tổng thời gian chiếm dụng thành 84 byte, sau đó nhân với tám bit mỗi byte để tính tốc độ khung lý thuyết cho ví dụ này.
Phép tính là 1,000,000,000 ÷ [8 × (64 + 8 + 12)], xấp xỉ 1,488,095 khung mỗi giây, hay 1.488 Mpps. Với 100 Mbps theo cùng quy ước, kết quả khoảng 0.1488 Mpps, và với 10 Gigabit, kết quả khoảng 14.88 Mpps. Đây là giá trị lý thuyết trong các điều kiện đã nêu; nó không chứng minh rằng một bộ chuyển mạch cụ thể, mọi cấu hình hoặc mọi độ dài khung đều đạt hiệu năng này, và không được ghi sai phần mở đầu thành 64 byte bổ sung.
Việc cộng tốc độ các cổng có thể cho biết điều gì
Giả sử có 24 cổng 100 Mbps và hai cổng Gigabit. Tổng tốc độ danh định theo một chiều là 4.4 Gb/s; nếu tính tất cả các cổng hoạt động song công toàn phần cùng lúc, quy ước so sánh phổ biến cho kết quả 8.8 Gb/s. Tổng này giúp kiểm tra quy ước của thông số, nhưng không thể trực tiếp chứng minh rằng kiến trúc chuyển mạch nội bộ, bộ đệm và mọi chức năng đều không có nút thắt cổ chai. Cần xác nhận trong tài liệu cách nhà sản xuất tính dung lượng chuyển mạch.
Tương tự, khi cộng tốc độ khung lý thuyết với khung 64 byte theo chiều nhận của từng cổng, 24 × 0.1488 + 2 × 1.488 cho kết quả khoảng 6.5472 Mpps. Không được ghi thành 6.6 Mbps, và không được tùy ý nhân đôi mà không nêu rõ quy ước. Nếu báo cáo thử nghiệm tính riêng chiều truyền, chiều nhận hoặc nhiều chip, hãy quy về cùng cách tính trước khi so sánh. Ví dụ này không nhằm khuyến nghị cấu hình cố định 24 cộng -2.
Dung lượng đủ vẫn có thể bị nghẽn tại một đầu ra
Hai đầu vào Gigabit, mỗi đầu vào liên tục gửi 600 Mb/s đến cùng một đầu ra Gigabit, tạo ra tổng lưu lượng đầu vào 1,200 Mb/s, nhưng đầu ra chỉ có thể truyền tối đa ở tốc độ vật lý của chính nó. Ngay cả khi khả năng xử lý nội bộ vẫn còn dư, dữ liệu vẫn sẽ tồn đọng; nếu tình trạng này kéo dài đủ lâu, bộ đệm hữu hạn không thể chứa tất cả các khung. Mức tải ở đây là giá trị giả định, không đại diện cho kết quả đo hay cam kết đối với bất kỳ mẫu thiết bị nào.
Tăng dung lượng chuyển mạch nội bộ sẽ không tự động thay đổi tốc độ đầu ra. Cần điều chỉnh đường đi của dịch vụ, khả năng đầu ra hoặc tải; đối với gộp liên kết, cũng cần kiểm tra khả năng hỗ trợ ở cả hai đầu, trạng thái các liên kết thành viên và phương pháp phân phối lưu lượng, đồng thời một luồng đơn lẻ có thể không sử dụng được tất cả các liên kết thành viên. Đừng bỏ qua khả năng thấp hơn của cổng mạng máy chủ, đường uplink hoặc liên kết từ xa chỉ vì thông số ghi dung lượng chuyển mạch rất lớn.
Tốc độ đường truyền và không mất gói cần có điều kiện thử nghiệm
“Tốc độ đường truyền” thường nhấn mạnh rằng thiết bị chuyển tiếp ở tốc độ giao diện trong các điều kiện lưu lượng xác định, nhưng cần hỏi rõ độ dài khung, các cổng, chiều truyền và chức năng được sử dụng. Chỉ thử nghiệm hai cổng không thể chứng minh tất cả các cổng hoạt động đồng thời; chỉ thử nghiệm khung lớn không thể chứng minh khả năng xử lý khung nhỏ. Cấu hình VLAN, định tuyến, quy tắc truy cập và các chức năng khác cần tương đương với dịch vụ mục tiêu.
RFC2544 cung cấp các phương pháp thử nghiệm hiệu năng cho thiết bị kết nối liên mạng, bao gồm thông lượng, độ trễ và mất khung; đây không phải là chứng nhận sản phẩm hay ngưỡng đạt thống nhất cho mọi dự án. Báo cáo lập theo các phương pháp này cần nêu rõ cấu hình thử nghiệm, tải, độ dài khung và kết quả. Không tự thực hiện các phép thử toàn tải có thể gây gián đoạn trên mạng sản xuất đang vận hành; các phép thử này nên được nhân sự có chuyên môn thực hiện trong môi trường cách ly.
Không thể xem xét bộ đệm, độ trễ và QoS tách rời khỏi tải
Bộ đệm có thể tạm thời lưu dữ liệu đến quá nhanh, nhưng phương thức chia sẻ, dung lượng khả dụng và cách phân bổ hàng đợi khác nhau tùy theo cách triển khai. Bộ đệm lớn hơn có thể giảm tác động của một số đợt lưu lượng tăng đột biến, nhưng cũng có thể làm tăng thời gian chờ; không thể cho rằng bộ đệm càng lớn thì mọi dịch vụ càng có tính thời gian thực cao. Độ trễ chuyển tiếp của thiết bị, thời gian xếp hàng, truyền trên liên kết và phản hồi ứng dụng không phải là cùng một chỉ số, và không nên áp dụng yêu cầu đồng loạt 10 micro giây hoặc 10 mili giây trong bài viết cũ.
QoS có thể sắp xếp mức ưu tiên hoặc lập lịch theo các quy tắc áp dụng, giúp ưu tiên lưu lượng quan trọng khi có cạnh tranh tài nguyên. Nó không thể tự tạo thêm tổng băng thông, cũng không thể đảm bảo mọi lưu lượng đều không bị mất. Cấu hình quá nghiêm ngặt có thể hạn chế các dịch vụ bình thường và cần được xác minh bằng ứng dụng thực tế cùng các phép thử trong cùng điều kiện. Người dùng cần làm rõ yêu cầu ưu tiên đối với điều khiển, video và sao lưu, thay vì đặt tất cả dịch vụ ở mức cao nhất.
Làm rõ trước khi có nghi vấn về thông số sản phẩm
Thông tin công khai về 3422 của Feichang Technology liệt kê thống kê cổng, quản lý hàng đợi, thông tin SFP và nhập/xuất cấu hình; các khả năng này có thể được dùng để theo dõi và lưu cấu hình. Mục “tốc độ chuyển tiếp gói” trên trang thông số của sản phẩm xuất hiện với đơn vị Mbps, vì vậy cần yêu cầu nhà cung cấp kiểm tra đơn vị chính xác, quy ước thống kê và điều kiện thử nghiệm; bài viết này không chuyển đổi con số đó thành khả năng Mpps đã được chứng minh.
Các mẫu thiết bị khác nhau có thể có cổng quang, cổng điện, tổ hợp mô-đun và phần sụn khác nhau. Hãy yêu cầu báo giá nêu rõ cấu hình được giao và cung cấp tài liệu cùng bằng chứng thử nghiệm tương ứng với cấu hình đó; không dùng việc một thiết bị bên thứ ba hỗ trợ một chức năng để suy ra rằng tất cả các dòng sản phẩm của Feichang Technology đều hỗ trợ chức năng ấy. Khi chỉ cần kết nối cơ bản, cũng không cần trả tiền cho các thông số định tuyến hoặc quản trị nâng cao không phục vụ nhu cầu nghiệp vụ.
Hoàn tất việc lựa chọn bằng hồ sơ có thể rà soát
Ghi lại lưu lượng thiết bị đầu cuối, mức đỉnh, các đầu ra đi qua và nhu cầu mở rộng; trước tiên tính toán từng đường đi thực tế, sau đó kiểm tra cổng, dung lượng và khả năng xử lý khung. Trong quá trình thử nghiệm, lưu lại phiên bản thiết bị, độ dài khung, chiều luồng, thời lượng, mức tăng của bộ đếm truyền và nhận, cùng hiệu năng ứng dụng. Căn chỉnh các bộ đếm về cùng khoảng thời gian, đồng thời phân biệt lỗi giao diện, khung bị loại tại hàng đợi và lỗi xử lý của thiết bị đầu cuối.
Kết luận mua sắm cần giải thích được phần dự phòng đến từ đâu, hạng mục nào vẫn cần xác nhận và vì sao cấu hình đáp ứng dịch vụ. Nếu sau này tăng tốc độ bit, bổ sung thiết bị đầu cuối hoặc thay mô-đun, hãy tính toán lại và thử nghiệm theo cùng đường đi. So với việc cộng các thông số rồi trực tiếp tuyên bố đạt yêu cầu, phương pháp này giúp tìm nút thắt cổ chai dễ hơn và cho phép nhân viên bảo trì tái hiện quy trình xác minh.
Tài liệu tham khảo:RFC2544 và RFC6815 về các hạn chế khi sử dụng phương pháp thử nghiệm trên mạng sản xuất; thông tin chi tiết của Feichang Technology được dùng để kiểm tra các chức năng theo dõi cụ thể. Hai hình là minh họa tổng quát, không phải kết quả đo.
Được dịch từ bài viết kỹ thuật tiếng Trung. Nguồn được xuất bản lần đầu: 2019-09-06. Nguồn được sửa đổi lần cuối: 2026-10-13T19:01:44+08:00. Đọc nguồn tiếng Trung
