思科Nexus 7000的目标是占领数据中心市场雷竞技电脑网站

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我们如何测试思科的交换机

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这就是思科提供全新的Nexus 7000系列数据中心交换机。雷竞技电脑网站为了让这些机顶盒成为未来10年的数据中心支柱，思科已将Nexus交换机打造得比目前的高端产品大得多。

事实上，这次独家网络世界清晰选择测试是我们进行有个足球雷竞技app过的最大的一次。思科的工程师告诉我们，他们以前也从未进行过如此大规模的测试。除了性能之外，我们还评估了特性、可用性、高可用性和弹性(见“我们是怎么做到的”)。

结果证明，性能相当不错，部分原因是目前的线路卡只能满足开关1.691Tbps容量的一小部分。弹性、有用的功能和模块化设计是Nexus交换机成为数据中心交换机的有力竞争者的真正原因。

分层研究

虽然模块化长期以来一直是基于chassis的交换机的一部分，但Nexus扩展了这种方法，在硬件和软件上都采用了分层、冗余的方法。这款交换机采用了中置平面设计，最多有5张230Gbps的布卡，在我们测试的Nexus 7010版本中，最多有8张线卡和2张管理卡。一个更大的7018机箱，预计年底交付，将支持最多16个线卡和最多512个10G以太网端口。Nexus交换机主要针对数据中心使用，它还支持以太网(FCoE)上的光纤通道卡，但我们没有测试这些卡。

管理卡比目前的高端Catalyst 6500s更强大，配备双核Xeon处理器和4GB内存。一个新的操作系统，称为NX OS，利用了额外的马力，系统的更大的路由表和虚拟化特性。

在软件方面，NX操作系统的模块化设计不同于思科古老的单片IOS。在基于linux的NX操作系统中，每一个层-2和层-3协议作为一个单独的进程运行。如果一个过程有问题，它不会影响系统的其他部分——我们的测试结果证明了这一点。该交换机仍然支持熟悉的IOS命令行界面(CLI)，但它也只是另一个进程。

在很多方面，Nexus CLI都比IOS更好。长期的Cisco用户将会欣赏NX操作系统最终使用无类域间路由(CIDR)符号支持IPv4寻址，节省了许多按键。NX OS还允许使用Unix sed(流编辑器)命令进行内联配置编辑。sed命令允许从命令行对配置文件进行搜索和替换编辑，这节省了大量时间。

另一个有用的改进是包捕获和解码功能。CLI具有读取来往管理卡的流量的命令，这是一种非常有用的故障诊断工具。从命令行可以使用类似tcpdump的解码器，或者，用户还可以保存捕获的内容，以便Wireshark进行解码。

NX OS还通过使用虚拟设备上下文(VDC)支持虚拟化，允许在单个平台上定义最多四个完整的虚拟交换机。与流程分离一样，VDCs彼此独立运行。(参见如何在线设置VDCs博客)。

一切正常运行时间

所有这些模块化应该会带来更长的正常运行时间和弹性，这是大多数网络管理人员甚至比高性能更看重的。因此，在我们的测试中，我们最重视对高可用性和弹性的评估。

我们对高可用性进行了两次软件测试和一次硬件测试。第一次软件测试集中在Nexus交换机的进程重启能力上。我们配置了Spirent TestCenter流量生成器/分析器，在所有256个Nexus 10G以太网端口上提供开放最短路径优先(OSPF)邻接，向超过50,000个网络发布路由，并向所有网络提供流量。

当流量在流动时，我们故意关闭了Nexus的OSPF进程，然后看着开关自动重启进程。没有一个包丢失，而且Spirent TestCenter模拟的数百个其他OSPF路由器也看不到任何变化。

这是一种不同于OSPF优雅重启的机制，后者必须重新计算路由。进程重新启动的速度要快得多(通常不到一秒)，因此其他路由器看不到路由拓扑的任何更改。

我们的第二套软件弹性测试包括升级和降级系统软件，同时不断地转发流量，这是在不允许停机的情况下的关键能力。在升级和降级测试中，我们改变了第一个管理卡上的软件映像，观察它将职责移交给第二个管理卡，然后升级所有的线路卡。一次完整的升级花费了将近45分钟，在此期间，Nexus维护了所有的路由表条目，并在没有丢包的情况下转发了所有的流量。

支持无缝降级和支持升级同样重要。事实上，以前与许多供应商的经验路由器交换机显示，降级路径比升级路径更不稳定。这与Nexus的开关无关;在之前的测试中，我们没有看到路由的变化，降级期间也没有包丢失。

思科声称，Nexus提供N+1冗余，最多2个织物卡用于千兆网卡，或者最少3个卡用于10G以太网卡。为了验证这些说法，我们最后的弹性测试包括从Nexus的5个网卡中一个接一个地取出4个网卡，同时继续向所有256个10G以太网端口提供流量。

当我们移走这些卡片时，织物的利用率上升了，但是没有丢包，剩下的5张织物卡片中只有2张。在只有一张fabric卡的情况下，系统降低了47%的流量，但那是因为我们的流量负荷超出了fabric的负荷。这些结果证实了思科的冗余声明;此外，单织物的结果在我们的性能测试中变得非常重要。

吞吐量和延迟

除了出色的特性和高可用性之外，性能(尽可能快地将包移动到它们的目的地)常常是路由和交换的主要因素。尽管人们很容易认为256个10G以太网端口将提供几乎无限的容量，但我们的结果表明，至少就我们测试的线路卡而言，思科在消除带宽瓶颈方面仍有工作要做。

我们分别测试了第2层单播、第3层单播和第3层多播流量的吞吐量和延迟，以此来衡量Nexus的性能。与此类测试一样，我们将Spirent TestCenter配置为在所有256个端口之间以完全网格模式提供流量，以查找吞吐量级别。

吞吐量测试已经很有压力了，但是我们在所有测试中增加了额外的监视和管理功能。我们在每个线路卡上设置了500行的QoS和7000行的安全访问控制列表，并在最多512,000个流量上启用NetFlow，这是Nexus所支持的最大流量。

对第2层和第3层IPv4单播流量的测试产生了几乎相同的结果，交换机在所有256个10G以太网接口上实现了高达4.76亿帧/秒(fps)的吞吐量。

对于多播流量(50个源向200个组中的每个组发送流量，从而产生10,000个多播路由)，吞吐量略低，最高为3.53亿个fps。在所有测试(L2、L3和多播)中，从带宽使用量来看，Nexus交换机在8个网卡上的总带宽达到了79.52Gbps，总带宽约为636.16Gbps。

这些数字远远低于理论线速率，也远远低于前面提到的近1.7Tbps的容量。瓶颈在于当前的线路卡，其最高查询速度仅为每秒不到6000万次。思科表示，计划于2009年年中发布的高容量显卡将能够使用全部的网络容量。

考虑到这种织物的生产能力大大超过了目前的生产线卡，生产能力的结果有点像你把丰田普锐斯(Toyota Prius)的轮子放到麦克(Mack)卡车上所得到的结果:它的效率不再高，而且它的载重量也不会达到它的极限。

为了更全面地了解当配备了更快的线路卡时，交换机能做什么，我们做了一些计算来确定有效的织物容量。在单织物卡的弹性测试中，该开关的转发流量约为338Gbps。假设结果是线性比例的织物卡被添加，这意味着Nexus将提供高达1.691Tbps的容量-一旦更快的线卡可用来利用它。

我们还测量了延迟——开关在每一帧上停留的时间。我们以10%的线速度进行测量。

除了巨型帧之外，所有帧大小的平均和最大延迟都小于50微秒。这种延迟甚至不太可能影响到对延迟敏感的语音、视频或存储应用程序。巨型帧的处理时间更长，延迟在74微秒(L3单播)和113微秒(L3多播)之间。大容量数据传输应用程序通常对延迟不是很敏感，所以大帧的延迟可能也不是问题。

我们很容易忽视这些测试的性能结果，认为它们不够好，但是这有些过于简化了。Nexus 7000系列的切换速度比我们的吞吐量数据所显示的要快得多，但更高的性能要等到明年的某个时候才能实现。与此同时，新交换机的模块化设计、高可用性和虚拟化特性使其非常值得考虑用于大型数据中心部署。

Newman是Network Test的总裁，这是一家位于加州Westlake Village的独立测试实验室dnewman@networktest.com。

谢谢

有个足球雷竞技app网络世界感谢Spirent Communications的支持，使这个项目成为可能。Spirent的工程师审查了其Spirent TestCenter流量生成器/分析器的测试方法和配置。这些人包括特拉维斯·安德鲁斯、马克·霍尔、布鲁克斯·希克曼、乔舒亚·詹森、史蒂文·利文塔尔和希梅塔。

纽曼也是网络世界实验室联盟的成员，该联盟由网络行业的首席审稿人有个足球雷竞技app组成，每一位审稿人都有多年的实践经验。想了解更多的实验室联盟信息，包括如何成为会员，请访问m.amiribrahem.com/alliance。