路由器转发性能

转发性能是路由器最关键的技术参数。路由器的主要功能是做IP报文转发，由于中低端路由器多采用CPU上运行的软件来实现该功能，因此多数中低端路由器不具备线速（wire speed）转发能力。转发性能，有时候也叫作吞吐率。

所谓线速转发（wire speed），就是指的是：连接两个网络的路由器，就像是一根网线一样连接了两个网络一样，路由器上没有任何丢包、延迟和抖动现象。这是一种理想状态，在目前的技术发展水平下，商用的中低路由器一般是无法达到的。

那么就需要一个参数来衡量路由器的转发性能，最常用的参数是pps，是packet per second的所写，也就是报文每秒。有些公司也用bps来衡量路由器转发性能，比如Juniper。Bps是bit per second的缩写，是比特每秒的意思。对中低端路由器来说，pps更合理，因为其瓶颈主要在CPU上软件，一般来说，无论大包，还是小包，软件的处理开销都一样，并不会因为报文大，软件的开销就大。因此pps是一个一致性很高的单位，不容易造成混淆和歧义。

对于100M以太网来说，线速转发性能是大约150k pps，怎么计算的呢？一般来说，测量转发性能的时候，采用小报文来进行测试，也就是64Byte的IP报文，加上以太网头，加上开销（Preemble、SFD等），计算出一个报文的bit数量，然后再用100M / bit数量，就是这个约150k了。千兆以太网线速是1.5M，万兆以太网是15M。

很多厂家在宣传转发性能的时候，有一种夸大的方法，就是重复计算，下面举例说明。假设我们要测试一个有两个100M以太网接口的路由器，用smartbit连接两个以太接口，单向发送数据。也就是从一个接口进去，另外一个接口出来。那么如果用100M线速发送没有丢包，该路由器的转发性能是150kpps，还是300kpps？正确答案应该是150k pps，因为一个报文从一个以太口进去，从另外一个以太口出来，对路由器来说，只作了一次转发，不能重复计算转发性能。

处理器（CPU）类型是决定转发性能的最关键的因素。一般来说，采用集中式CPU转发IP报文的路由器，其处理性能都不会太高。下面是一些经验数据：

采用多核处理器的系统，其最高性能不会超过10M pps。

采用单核处理器的系统，不会超过1M pps。

采用ARM7，MPC86x，MPC85x转发性能应该在20k pps以下。

采用MPC82xx/MPC88x/MPC87x的系统，转发性能在200k以下。

Intel的IXP425的在转发性能最高，也不会超过1Mpps。其性价比也最高，多被一些网吧宽带路由器采用。

除了处理器之外，软件质量也是影响转发性能的关键因素。另外，内存带宽，内存的访问延迟，PCI总线带宽和访问延迟等，都会影响转发性能。例如：MPC8245的PCI驱动能力有限，其总线最多只能挂接5个PCI设备。如果要用MPC8245支持多个扩展板插槽，而每个扩展板上还有多个PCI设备，就必须通过多级PCI桥来扩展MPC8245的PCI驱动能力。每增加一级PCI桥，都要至少增加约5-10个时钟周期的PCI访问时间。一般来说，而对每个报文的处理都需要访问PCI总线。这就增加了程序运行时间，降低了转发性能。

很多厂商在转发性能这个指标上，都闪烁其词，含糊宣传。作为用户，一定要以测试数据为准，不能相信厂商的宣传。下面某厂商的RG3600系列为例来做个简单分析，看看有多少漏洞。

网站上该路由器的CPU是MPC8245，并且宣称是“64位的微处理器技术”，这是一处矛盾，Freescale网站上的技术资料表明，MPC8245不是64位的。只是它的内存总线带宽可以配置为64模式。一般来说，64位微处理器，这个技术术语有两层含义：（1）ALU是64位的；（2）寻址空间是64位的。仅仅内存总线的带宽是64位的，不能算是64位的CPU。MPC8245是64位CPU的说法，是可能是失误，也可能是故意误导用户。

该厂商宣称，RG3600系列的转发性能达到了350k pps，这个参数也值得推敲。从其网站上给出的多级PCI总线结构可以推测其总线带宽和延迟问题会比较严重。MPC8245的处理性能也没有这么高。

一般来说，厂商夸大其转发性能的手段主要有：（1）测试性能专用的软件，或者专用的命令开关。（2）模糊计算，就是上文提到过的夸大方法。

性能测试专用软件版本，一般来说去掉了某些必备的功能，例如：正常软件，在转发路径都要判断是否配置了ACL，而专用软件可能就去掉了这个判断语句，这样就减少了一条if语句的开销，至少减少了一次内存数据访问。甚至有些软件会去掉一些必须的功能，例如：判断IP报文的合法性，其中计算checksum是最浪费处理性能的，性能测试专用版本的软件可能省掉了这个环节。这样测试出来的性能其实不是真实的性能。

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