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基准术语用于网络互连设备

时间:2004-08-20 来源: 作者: 点击:
摘要 本文讨论和定义了许多在描述网络性能基准测试及测试结果时常用到的术语。本文定义 的这些术语也将用于某些附加的文档中,他们将对专门的基准测试方法和报告测试结果时建 议采用的格式进行定义。本文由IETF组织下的BMWG工作组撰写。 1.介绍 通常,厂商们为了能使自
  

摘要
本文讨论和定义了许多在描述网络性能基准测试及测试结果时常用到的术语。本文定义
的这些术语也将用于某些附加的文档中,他们将对专门的基准测试方法和报告测试结果时建
议采用的格式进行定义。本文由IETF组织下的BMWG工作组撰写。

1.介绍

通常,厂商们为了能使自己的产品在市场竞争中有一个较好的位置,都会致力于遵从某
些标准。他们通常会使用某些对比和参照结果来迷惑用户。本文和接下来的一些文档试图要
定义一套专门的术语和方法,使得厂商们可以用它们来衡量和报告网络设备的性能,也提供
给用户们一种可以从不同的厂商那里得到的可比较的数据,来衡量不同厂商之间的设备的优
劣的方法。

2.定义的格式

被定义的术语名。(例如:延迟)

定义:
这个术语的专门的定义。

讨论:
关于这个术语的一个简短的论述,关于它的应用、它的衡量过程中的任何
限制,等等。

衡量单位:
这个术语被应用时,用来报告测试结果作为衡量标准的单位。

要点:
列出影响这个术语的关键点和条件。

参见:
列出其它的与这个术语的讨论有关的术语。

3.术语的定义

3.1背靠背(Back-to-back)

定义:
固定长度的帧按照一定的速率出现。从而当某种传输介质传输这些需按一
定速率传送的帧时,从空闲状态到开始传送只需经过一段短的或者中等的
时段,帧和帧之间只会有些极小的合法的间隔出现。

讨论:
在网络中许多设备都可以产生背靠背帧脉冲串,并且这种设备的数目还在
增长中。这样的设备比如使用像NFS一类的协议的远端磁盘服务器,比如
RDUMP这样的远端磁盘备份系统,和远端磁带访问系统都可以被配置成:
一个请求就可以引发一批大小为64K字节的数据被返回。对于以太网这样
只能传送相对小的MTU的网络来说,由此会导致许多网络片断
(Fragments)在网络中传送。因为只有当所有的网络片断都被收到时,才
会将这些网络片断重组,如果因为网络中的某些网络设备没能对连续帧进
行充分处理而引起某个网络片断的丢失,将会使这些网络片断的发送方陷
入无限循环中,不断地尝试着发送大量数据段来使接收方完整地收到这些
网络片断。
随着Internet的规模不断扩大,使得路由更新信息生成许多帧,同时现代
路由表被传送的速度也要非常快。由于路由信息传送帧的丢失将会产生网
络不可达的错误信息。对这个参数的测试目的就是要确定网络设备的数据
缓存范围的大小。

衡量单位:
产生脉冲时以N字节为一个帧的帧数。

要点:

参见:

3.2网桥

定义:
一种根据链路层的信息转发数据帧的系统。

讨论:

衡量单位:
n/a

要点:

参见:
网桥/路由器(3.3)
路由器(3.15)

3.3网桥/路由器

定义:
网桥/路由器是一种可选择功能的网络设备。它可以作为一个路由器使用,
同时(或者)也可以作为一种基于某种特定帧的协议之上的网桥。

讨论:

衡量单位:
n/a

要点:

参见:
网桥(3.2)
路由器(3.15)

3.4恒定负载

定义:
按照固定间隔时间发送固定长度的帧。

讨论:
尽管在现实的网络设备中这种固定状态的负载情况相当少见,然而利用固
定状态时的性能衡量也许对评估比较几种网络设备时很有用处。帧的大小
是恒定的,被指定为某一个值,所有设备的参数都是恒定的,如果帧的数
据中包含了校验和,帧的正误一定会被验证出来。

衡量单位:
n/a

要点:
请注意单向传输和双向传输

参见:

3.5数据链路帧的大小

定义:
在帧中字节的数目。从帧的第一个字节开始,到最后一个字节结束,如果
有FCS字段则以FCS字段为结束点。

讨论:
在测试网络设备或作网络评估过程中,当报告帧的大小时,常常会有许多
的混淆现象。有些人会加上校验和一项到计算帧大小的结果中,有些人则
不加。在本文档和它的后续文档中,我们将上面的定义作为一个明确定义
来使用。

衡量单位:
字节

要点:

参见:

3.6丢帧率

定义:
在固定状态负载下,由于缺乏资源而没有被网络设备转发出去的帧占所有
应该被转发的帧数的百分比。

讨论:
这个衡量标准可以用来报告网络设备在超载状态下的性能。对于处于负载
过重状态下的网络,如受到广播风暴冲击下的网络,这个标准可以很有用
地报告网络设备的运行方式。

衡量单位:
被落下的帧占所有应该转发的帧的百分比(以字节为单位计数)。可以按
照负载量对丢帧率的图表给出报告格式。

要点:

参见:
系统开销方式(3.11)
基于过滤策略(3.13)
MTU不匹配方式(3.10)

3.7帧间隙(IFG)

定义:
按照3.5节定义的一个数据链路帧的结尾到接下来的下一个数据链路帧的
开始之间的间隔。

讨论:
在测试网络设备时,通常对于报告帧间隙会有很多混淆的理解。本文档及
后续文档作为一个指定定义来使用。

衡量单位:
精确到足以区分开两个帧的时间单位。

要点:
链路数据速率.

参见:

3.8延迟

定义:
对于存储转发设备来说:
当输入帧的最后一位到达输入端口时,时间间隔开始计算。当输出帧的第
一位在输出端口上可见时,时间间隔计算结束。

对于按位转发设备来说:
当输入帧的第一个位的末尾到达输入端口时,时间间隔开始计算。当输出
帧的第一个位的开始在输出端口上可见时,时间间隔计算结束。

讨论:
延迟的可变性会引发一些问题。许多协议是与时间紧密相关的(如:LAT
和IPX协议)。将来的应用程序很可能与网络延迟更加紧密相关。网络延
迟的增加将会减小网络的可用直径。理想的情况是要消除数据速率对延迟
测试的影响。这个测试应该仅仅反映设备的确切延迟。测试应该在不改变
设备配置的情况下,对不同大小的帧进行。
理想的情况是:对于所有设备的测试应该都从帧的第一个实际位开始,不
包括帧的导言部分。理论上说,厂商们通常应该将他们的网络设备设计为
存储转发的设备,如一个路由器,它能在还没有完全接收到所有的数据的
情况下就开始传送数据帧。这种设备常被称为“直通(cutthrough)型”
设备。直通型设备被设想为那种能够在接收输入帧的剩余部分时出现了某
种不可预料的事故,例如:接收到一个错误的校验和,使得这个帧或者这
个帧的转发包有错误产生时,可以使得部分的传送帧变为无效帧的设备类
型。
在这种情况下,设备仍然被看成一种存储转发设备,设备的延迟仍然从输
入的最后一位开始计算,到输出的第一位结束,即使这个计算结果是负的。
这样计算的目的就是要将设备作为一个整体来看待,而不考虑设备的内部
结构。

衡量单位:
精确到足以区分开两个事件的时间单位。


要点:

参见:
链路速度不匹配(3.9)
恒定负载(3.4)
背靠背(3.1)
基于过滤策略(3.13)
单个帧方式(3.16)

3.9链路速度不匹配

定义:
输入数据传输速度和输出数据传输速度不匹配。

讨论:
这里所指的并不是帧被传输的速率本身,而是指传送数据的路径的实际数
据传输能力。例如:一端为以太网接口,另一端为56K字节的串行口。有
时候这种现象也被称为“火软管效应”。在本地高速网络之间使用串口连
接的网络常会在每个串口连接的末端引起链路速度不匹配的现象。

衡量单位:
输入数据速率与输出数据速率的比率。

要点:

参见:
恒定负载(3.4)
背靠背(3.1)

3.10MTU不匹配方式

定义:
因输出网络的网络MTU(最大传输单元)小于输入网络的MTU而引起的
数据分片。

讨论:
由于不得不将数据帧分片,网络设备的性能会受到很明显的影响。

衡量单位:
运行方式的描述。

要点:

参见:

3.11系统开销方式

定义:
不同于正常情况下数据帧的处理方式。

讨论:
网络设备除了转发帧的功能外,还会执行许多其它功能。这些功能包括内
部硬件测试、路由信息处理,和对网络管理请求的应答,等等。知道这些
功能的执行对于网络设备性能的影响是很有用处的。举个例子来说:当路
由器给复杂的协议如OSPF处理大量路由更新信息时,它会挂起数据转发
操作或者其它接收数据帧的操作。知道路由器的这种工作方式对我们进行
测试的工作是很有帮助的。

衡量单位:
任何对这种操作方式的定量理解都取决于它对其它测试的影响

要点:
网桥和路由协议
控制处理
ICMP
IP选项处理
分片
错误处理
事件日志/统计收集
ARP

参见:
基于过滤策略(3.13)

3.12超载方式

定义:
当资源要求超过了可得到的系统资源时,采用的操作方式。

讨论:
设备处于超载状态时将会丢帧。设备也许会丢掉某些含有路由或配置信息
的帧。当有丢失帧出现时,我们就认为进入了超载状态。

衡量单位:
无论输入超载还是输出超载的超载状态下,对设备操作方式的描述。

要点:
设备从超载状态恢复的程度如何?
引发超载的数据对设备产生何种影响?
当设备的可用资源耗尽时,设备是如何运行的?
处于超载状态下的系统管理作出什么反应?

参见:

3.13基于过滤策略

定义:
过滤就是根据管理策略将接收到的帧按照正常操作本应该转发出去的帧
丢弃的操作方式。

讨论:
许多网络设备都可以被配置成按照一定的标准将某些帧丢掉。这些标准可
以用简单的源或目的地址,或者是检查帧的数据中某些特定域值。配置多
个网络设备,使它们具有过滤功能的操作将会影响网络设备的吞吐量。

衡量单位:
n/a

要点:
过滤操作的方便性
过滤条件的数目
参见:

3.14重启动方式

定义:
因为数据的丢失而引起的系统重新初始化。

讨论:
在系统电源开关或重置的这段时间内,网络设备不能接收和转发帧。这段
不可得的时间长短对于评估设备的优劣有很大关系。另外,特定的初始化
变量改变时,许多网络设备都需要某种形式的重置。如果重置时间太长,
就会阻碍网络管理员将这些变量值恢复原状的积极性。

衡量单位:
在各种重启动条件下,对设备性能的描述。

要点:
类型:
电源打开
重新启动软件映像
刷新端口,重置缓存器
明确地重启动当前代码映像
在什么样的条件下,设备需要重启动?
设备知道什么时候需要重启动吗?(如挂起状态的时间戳用尽)
设备是否认可过于频繁的自动重启动的设定?
设备对于所有或部分的重置状态是否进行验证诊断?
重启动是以怎样的方式进行初始化的?物理中断还是通过远端登录或通
过终端线进行设置?

参见:

3.15路由器

定义:
路由器就是根据网络层的信息转发数据帧的系统。

讨论:
既然路由器是基于网络层操作的设备,就意味着它需要运行网络层协议、
路由算法、执行协议所需的操作。例如:减少位于TCP/IP头的TTL域值。

衡量单位:
n/a

要点:

参见:
路由器(3.2)
网桥/路由器(3.3)

3.16单个帧操作方式

定义:
一个设备在输入端口上只收到单个帧时,设备的操作方式。

讨论:
由单个帧构成的数据流也需要网络设备进行许多处理工作,比如:计算路
由,执行ARP地址转换,检查访问权限,等等,总结起来就是需要为数
据建立缓存实体。设备通常需要对分隔开的单个的帧进行处理的时间要比
对在固定数据流中的同样内容的帧进行处理的时间要长得多。通常都会有
这样一种担心:当假设这个单个帧是许多需接收转发帧中的第一个时,设
备也许会在缓存建立并初始化的时候将它忽略掉

衡量单位:
对于设备操作方式的描述。

要点:

参见:
基于过滤策略(3.13)

3.17吞吐量

定义:
在没有帧丢失的情况下,设备能够接受的最大速率。

讨论:
吞吐量指数允许设备厂商只需报告这一项值就可以在市场竞争中让客户
辩明优劣。因为即使是数据流中的一个帧的丢失便可以导致较长时间的等
待,等待更高层协议的时间戳耗尽。这对于了解设备所能支持的最大数据
速率的确切值是很有帮助的。测试应该对大小不同的帧分别进行测试。对
于同时支持路由和网桥功能的设备要分别测试路由和网桥功能的数据。如
果接收帧中有校验和一项内容,所有的校验和处理都应该进行。

衡量单位:
每秒接收的N字节为单位的帧的数目
每秒接收的输入比特位

要点:
单个路径对集合路径
负载
单向传输对双向传输
对于某些协议需要的校验和处理

参见:
丢帧率(3.6)
恒定负载(3.4)
背靠背(3.1)

4.感谢

本文档是由IETFBMWG工作组讨论整理的,它的组成是:

ChetBirger,核心网络公司
ScottBradner,哈佛大学(主席)
SteveButterfield,独立咨询员
FrankChui,TRW
PhillGross,CNRI
StevKnowles,FTP软件公司
MatLew,TRW
GaryMalkin,FTP软件公司
K.K.Ramakrishnan,DEC公司
MickScully,UngermanBass公司
WilliamM.Seifert,Wellfleet通讯公司
JohnShriver,Proteon公司
DickSterry,Microcom公司
GeofStone,网络系统公司
GeoffThompson,SynOptics公司
MaryYoussef,IBM公司

安全性的考虑

本文档对安全性并没有进行讨论。

作者的地址

ScottBradner
HarvardUniversity
WilliamJamesHall1232
33KirklandStreet
Cambridge,MA02138

Phone:(617)495-3864

EMail:SOB@HARVARD.HARVARD.EDU
Or,sendcommentsto:bmwg@harvisr.harvard.edu.

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