的Cisco Nexus 9516雷竞技电脑网站数据中心交换机王牌一个艰苦的高密度的压力测试

多少个端口足以在数据中心的核心是什么？雷竞技电脑网站如何1024的声音？

这是我们用来评估思科系统的Nexus 9516数据中心核心交换机的配置。雷竞技电脑网站在这个独特的明智选择测试中，我们评估了超过1000个50G以太网端口的思科数据中心核心交换机。雷竞技电脑网站这使得这个迄今为止最大50G的测试，并为此事密度最高的开关测试，有个足球雷竞技app曾经出版。

正如它的名字所暗示的，的Nexus 9516最多接受16 N9K-X9732C-EX线卡，围绕思科的CloudScale ASIC的内置。这些多速芯片可以在100G率运行时，用于多达512个端口每机箱并且或者25G或50G率高达1024个端口。我们选择了50G速率，并与测试测量供应商思博伦通信合作，充分加载交换机的控制和数据平面。

结果令人震惊。其中的主要外卖：

• 线速吞吐量的测试中所有的帧大小，涉及的IPv4，IPv6和组播业务

• 超过1亿个IPv4 100万个IPv6路由支持

• 支持10,000个IP组播组和1020万个组播路由。这两个数字都在一个系统中的多播测试达到有史以来最高水平

• 每端口13-22瓦之间功耗

通过所有测试的反复出现的主题是高度可扩展的性能。思科交换机的转发，我们在每一个测试它扔的每一个帧甚至从来没有一个人掉队。

一百万路线

开关测试通常包括加载了数据平面交通，而我们做到了，但我们并没有就此停止。除了在全部1024个50G以太网端口的线速爆破交换机架构与IPv4单播，IPv6单播和IPv4的组播流量，我们也满载交换机的控制平面的路由状态 - 大量的路由状态。

在IPv4和IPv6单播测试中，我们启用了边界网关协议（BGP） - 现在是一个共同的选择，即使内大型数据中心 - 在IPv4和IPv6测试广告超过100万条独特的路线，两者。雷竞技电脑网站

为了得到一个什么样的万条路由代表从某种意义上说，考虑到整个公共互联网组成，在写这篇文章，围绕671,000的IPv4 40,000 IPv6路由。因此，Nexus的9516可以将流量路由到公共互联网上的每个网络可到达，仍然有大量的空间留下。

在公平，Nexus的9516是一个数据中心交换机，而不是一个核心路雷竞技电脑网站由器。后者通常具有多个BGP对等通信，每个与因特网的不同视图，从而导致更大的控制平面路由表称为路由信息库（RIB）。

但是，各种路由器也只安装一个最佳路径为给定目标到硬件中，被称为转发信息库（FIB）。在该试验中，思科设备安装超过100万个的唯一条目到其硬件FIB，然后，在数据平面上，以线速转发的流量以每路线（见附）。

这是有意义的，因为数据中心架构师越来越多地使用BGP雷竞技电脑网站，而不是一个内部网关协议，不仅为全球连通性也达到主机withineach数据中心的庞大的数字。在最大的数据中心，如经营的网络雷竞技电脑网站规模的企业和电信运营商，BGP可以是最稳定的选择，最简单的解决在不顺心的事。

为了测试单播切换能力，我们使用了Spirent TestCenter的流量发生器/分析器稻瘟病IPv4和IPv6流量在全网状图案，压力最大的方式来装载所述交换结构。我们提供的流量到所有1024个端口（参见“我们是如何做到的”边栏）。在每个试验结束时，我们测量吞吐量，延迟和抖动对于每个8种尺寸。

在开关测试，吞吐量有特定的含义：它是在哪个交换机转发所有提供的流量不会丢失一个帧的最高速率。为Nexus 9516，报告吞吐量很简单：它总是移动流量线速，无论帧大小的。由于测试结果表显示，Cisco交换机从来没有在任何我们的测试下降单个帧。

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我们应该注意到，我们关闭了所有不必要的服务完全加载交换机织物测试流量。这包括我们不使用协议，例如因特网控制消息协议（ICMP），其为IPv4的在生产网络的重要组成部分，特别是IPv6操作。这Nexus交换机使用的系统组件的健康检查（使用我们也禁止内部诊断服务“没有诊断监视器模块<插槽＃>所有测试”命令，其被暴露于用户）。就在我们的测试线唯一的框架是测试流量，BGP保活和TCP ACK消息。

有些人可能会声称，正确，这不是一个“真实世界”的做法，但投诉错过测试的基准点。正如描述RFC 2544，标杆网络设备性能的行业标准方法，不必要的交通应该被禁用，以使测试交通方式。

我们的目标是描述最坏情况条件下的思科设备的转发和延迟特性（看到我们是如何做到的侧边栏）。复制的真实世界条件的一些定义，因为有这个术语没有一个定义，而且还因为重播生产流量不会完全加载交换机就不会在这里工作。一个好的基准一定是紧张的，并且这些测试所产生的最紧张的交通状况。

我们还测量等待时间和抖动（延迟变化），这甚至比吞吐量延迟敏感的应用，诸如语音和视频更重要的指标。一些高性能计算和高频率交易应用也对延迟和抖动非常敏感。

RFC 2544还要求潜伏期只，吞吐率进行测量，并且，这就是我们所做的。平均等待时间均小于4微秒（微秒）在所有情况下，和最大延迟在所有小于6微秒除了一种情况下（见表1，再次）。孤独的例外是1518字节帧IPv6流量。

在它面前，在低个微秒的延迟似乎不太可能影响应用程序的性能，因为它通常需要毫秒延迟的前用户注意到的东西不对劲。

不过，我们应该注意到，在50G速率，只需要大约100纳秒把一个64字节的帧上的线，只有大约1.5微秒插入一个最大长度9216字节的巨型帧。那么，为什么额外的延迟？

正如指出的那样，我们在设计测试是交换机上的最大压力。除了使用最紧张的交通模式，我们也可用于单播和组播测试动态路由协议。

这些协议添加一些额外的流量，如BGP keepalive消息，每隔30秒对各1,024口。这不是很多，但考虑到管道已经充满测试流量，这意味着有其中至少两个帧将在同一时刻在同一到达目的港的情况。这迫使在设备上缓存的帧中的至少一个，增加延迟和抖动。给定一个足够长的测试时间（我们跑了5分钟，所有测试迭代），延迟和抖动上升远高于理论最小值。我们不认为在低个微秒的延迟是有问题的，即使在50G以太网速率。

多播：更上一层楼

并非所有的企业大量使用IP组播的，但对于那些确实可扩展性的关键问题。在某些行业，如金融交易和有线电视，交货迅速超过组播用户的最大数量是至关重要的，代表的收入数十亿美元。

该测试至少三项罪名打破了组播新的天地。我们拥有10000个唯一的IPv4组播组地址，多近一倍组测试比以往任何有个足球雷竞技app项目。此外，我们配置了开关复制组播流量1,023口，再创历史新高。最后，因为Cisco交换机使用组播路由来转发流量，它必须建立的1020万个唯一条目（10,000个组次1023个目的端口）的路由表。所有这些特性使这个，是迄今为止最大规模的组播测试中，我们曾经尝试。

为了度量多播性能，我们配置了Spirent测试工具来模拟交换机1024端口中的1023个多播接收器。每个接收器加入了相同的10,000组多播。然后，我们验证了交换机正确地构建了一个具有1023个用户端口和1020万个独特的多播路由(mroutes)的多播表。最后，我们让Spirent工具为一个端口提供多播流量，目的地是所有的组地址，迫使交换机将每个输入帧复制1023次。

如在单播测试中，我们测量的吞吐量，延迟和抖动对于每个8种尺寸。对于多播的吞吐量，交换机只跑了以线速为每帧的大小，并没有退学，我们的任何五分钟压力测试单个帧（见成绩表，上面再次）。

延迟和抖动都跨越帧大小低和恒定的。事实上，两个指标均高于单播业务类似的测量显著较低，达2微秒。在某种程度上，这是因为多播的点对多点性质上比在单播测试的全网状流量模式开关织物压力较小。

Still, it’s worth noting that the highest maximum latency recorded in the multicast tests – 4.085 µsec, with 1,518-byte frames – is around 32 percent lower than the highest number from the IPv4 unicast tests (6.21 microseconds maximum latency, again with 1,518-byte frames).

在多播抖动的差甚至更大。这里，最坏情况下的最大抖动结果（345纳秒与64字节帧）大于比最坏情况下的最大抖动为IPv4单播流量（2.853微秒与1518字节帧）降低八倍。

简单地说，Cisco Nexus 9516的多播延迟和抖动是如此之低——甚至以前所未有的规模——以至于对应用流量的影响将是微不足道的。

功耗：更环保的交换机

我们的最终测试测量时配备了这么多端口的交换机多大的功率需求。使用两个设备的10个的电源的，我们测量的电流消耗在空闲时，和处理64，1,518-，和9216个字节的线路速率帧时，使用相同的参数如在IPv4单播测试。

确定在所有10个电源思科设备均匀负载股力量，我们能够把我们的三围为两个电源和乘以五，获得总瓦数后。

功耗从周围13.7千瓦的低范围空闲时为最大，当满载64字节帧22.5千瓦（见功耗表）。短帧消耗更多的功率，因为​​它们产生多个电状态转变;较高的帧速率，较高的功率损耗。为1,518-和9216字节帧，双方围绕15千瓦的功率使用，是更接近比短帧瓦数的空闲数。

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这些数字都与两个警告。首先，在它的面孔，一个22,543瓦的功率预算一个开关好像很多，它是。但请记住，这是一个相当大的数据中心核心交换机，满载1,024 50G以太网端口。雷竞技电脑网站

表达于每个端口的基础上，电力消耗从13.04瓦特当空闲到22.02瓦特移动64字节帧到所有端口百万路由时的范围内。对于多速五十○分之二十五/ 100G端口，这些实际上是相当有效的功率数。

第二，所有的功率测量值包括每需要功率高达每个光纤收发器端口约3.5瓦。收发器本身不是交换机的一部分，但话又说回来客户离不开它们转发流量。这就是为什么我们从这些测量结果没有减收发器功耗。

Nexus的9516打破了很多新的地面在这个项目中：它具有最高的50G端口数，并且在任何迄今为止最高的端口密度有个足球雷竞技app开关测试。它的路由流量就超过了1万个IPv4和IPv6路由，并以破纪录的1020万个组播路由。它带来了较低的和一致的延迟和抖动，并在我们的任何压力测试永不掉线的单个帧。对于这样一个庞大的系统，它的功耗是比较合理的，对每个端口的基础上计算时尤其如此。高度可扩展的数字像这些，都在控制平面和数据平面，意味着思科Nexus 9516提供网络架构为当今的数据中心和未来的一定程度的适应未来发展的。雷竞技电脑网站

谢谢

有个足球雷竞技appNetwork World非常感谢测试和测量供应商Spirent Communications在整个项目中的支持。除了为Spirent TestCenter的流量生成器/分析器提供quints -speed MX3流量模块外，Spirent的Brooks Hickman、Morgan MacDonald、Bob Paull、Vijai Raghu和Bala Ramakrishnan还在产品测试之前、期间和之后提供了广泛的工程支持。

(戴维·纽曼(David Newman)是Network Test的总裁，这是一家位于加州韦斯特莱克村(Westlake Village)的网络标杆和设计咨询公司。你可以通过dnewman@networktest.com与他联系。)