スイッチのパフォーマンスを机上計算する方法 - 版の履歴

Hkatou: /* その他 */

2023-01-24T08:27:01Z

その他

← 古い版		2023年1月24日 (火) 17:27時点における版
127行目:		127行目:
	100 G 世代の機器では、1 フローだとパフォーマンスが出ない機器が存在します。		100 G 世代の機器では、1 フローだとパフォーマンスが出ない機器が存在します。

	内部的に xx Gbps x N で 100 G ~~として動作するアーキテクチャを持っている場合などが該当します。~~		内部的に xx Gbps x N で 100 G として動作するアーキテクチャを持っている場合などが該当し、

	~~この場合は~~ N フロー以上だとワイヤレートが出せる、といった情報が重要になる場合があります。		N フロー以上だとワイヤレートが出せる、といった情報が重要になる場合があります。

	* 例) 高パフォーマンスのサーバ to サーバの通信で、IP の組み合わせが極端に少ない場合はフロー数が限られるため、100 G が出ない		* 例) 高パフォーマンスのサーバ to サーバの通信で、IP の組み合わせが極端に少ない場合はフロー数が限られるため、100 G が出ない

Hkatou: /* 理論上最高の pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる */

2023-01-24T05:29:32Z

理論上最高の pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる

← 古い版		2023年1月24日 (火) 14:29時点における版
11行目:		11行目:
	# 1 ポートあたりの bps 値を調査する		# 1 ポートあたりの bps 値を調査する
	# 1 ポートあたりの pps 値を調査する		# 1 ポートあたりの pps 値を調査する
	# ~~理論上最高の~~ pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる		# 理論上最大の pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる
	# 1 ポートあたりの pps / ~~最高の~~ pps 値で割合を計算する		# 1 ポートあたりの pps / 最大の pps 値で割合を計算する
	# 64 Bytes / ~~割合でそのスイッチの最高~~ pps を割り出す		# 64 Bytes / 割合でそのスイッチの最大 pps を割り出す

	=== データシートで pps を調査する ===		=== データシートで pps を調査する ===
53行目:		53行目:
	</syntaxhighlight>になります。		</syntaxhighlight>になります。

	=== ~~理論上最高の~~ pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる ===		=== 理論上最大の pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる ===
	イーサネットにおける最大 pps は、RFC2544 <ref>[https://www.ietf.org/rfc/rfc2544.txt RFC2544 - Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices]		イーサネットにおける最大 pps は、RFC2544 <ref>[https://www.ietf.org/rfc/rfc2544.txt RFC2544 - Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices]

63行目:		63行目:
	(bytes) (pps) (pps) (pps)		(bytes) (pps) (pps) (pps)

	64 14880 24691 152439</ref>に記載があります。		64 14880 24691 152439</ref>に記載があります。<syntaxhighlight lang="diff">
			RFC2544 - Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices
			https://www.ietf.org/rfc/rfc2544.txt
			Appendix B: Maximum frame rates reference

			(Provided by Roger Beeman, Cisco Systems)
			Size Ethernet 16Mb Token Ring FDDI
			(bytes) (pps) (pps) (pps)
			64 14880 24691 152439
			</syntaxhighlight>

	10 Mbps ポートの最大 pps は 14,880 pps ~~ですので、~~<syntaxhighlight lang="diff">		Ethernet 10 Mbps ポートの最大 pps は 14,880 pps ですので、速度を増加させて計算すると、<syntaxhighlight lang="diff">
	64 Bytes frame Ethernet wirerate		64 Bytes frame Ethernet wirerate
	- 10 Mbps 14,880 pps		- 10 Mbps 14,880 pps
73行目:		82行目:
	- 100 Gbps 148,800,000 pps		- 100 Gbps 148,800,000 pps

	</syntaxhighlight>となり、'''148,800,000 pps''' が 100 G ~~ポートにおける理論上の最高値となります。~~		</syntaxhighlight>となり、'''148,800,000 pps''' が 100 G ポートにおける理論上の最大値となります。

	=== 1 ポートあたりの pps / ~~最高の~~ pps 値で割合を計算する ===		=== 1 ポートあたりの pps / 最大の pps 値で割合を計算する ===
	C9500-32C の pps ~~を理論上最高値で割ることで、理論値に対してどのくらいのパフォーマンスとなるか、割合を出すことができます。~~		C9500-32C の pps を理論上の最大値で割ることで、理論値に対してスイッチはどのくらいのパフォーマンスとなるか、割合を出すことができます。

	==== 全二重を考慮した悲観的な計算の場合 ====		==== 全二重を考慮した悲観的な計算の場合 ====
92行目:		101行目:


	=== 64 Bytes / ~~割合でそのスイッチの最高~~ pps を割り出す ===		=== 64 Bytes / 割合でそのスイッチの最大 pps を割り出す ===
	~~理論上最高のショート~~ パケットサイズである 64 bytes を、スイッチの pps パフォーマンスの割合で割ることで、'''スイッチでワイヤレートが出る最小パケットサイズを割り出す'''ことができます。		理論上最大のショートパケットサイズである 64 bytes を、スイッチの pps パフォーマンスの割合で割ることで、'''スイッチでワイヤレートが出る最小パケットサイズを割り出す'''ことができます。

	* 厳密には '''64 bytes はフレーム長'''ですが、ここでは pps と単位を揃えるため、あえてパケットで表記を統一しています		* 厳密には '''64 bytes はフレーム長'''ですが、ここでは pps と単位を揃えるため、あえてパケットで表記を統一しています
108行目:		117行目:

	=== 結論 ===		=== 結論 ===
	C9500-32C ~~でワイヤレートを実現できるパケットサイズは、机上計算では~~ 304 Bytes or 152 Bytes です。		C9500-32C でワイヤレートを実現できるパケットサイズは、机上計算で 304 Bytes or 152 Bytes です。

	現実のインターネットでは IMIX のフレームサイズをワイヤレートで実現できれば良いケースがほとんどであるため、IMIX の平均値とされる 354 Bytes は、C9500-32C の 304 Bytes でクリアできるため、多くのケースで問題はありません。		現実のインターネットでは IMIX のフレームサイズをワイヤレートで実現できれば良いケースがほとんどであるため、IMIX の平均値とされる 354 Bytes は、C9500-32C の 304 Bytes でクリアできるため、多くのケースで問題はありません。
116行目:		125行目:

	== その他 ==		== その他 ==
	100 G ~~世代では、1~~ フローだとパフォーマンスが出ない機器が存在します。		100 G 世代の機器では、1 フローだとパフォーマンスが出ない機器が存在します。

	内部的に xx Gbps x N で 100 G として動作するアーキテクチャを持っている場合などが該当します。		内部的に xx Gbps x N で 100 G として動作するアーキテクチャを持っている場合などが該当します。

Hkatou: /* 理論上最高の pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる */

2023-01-24T05:22:08Z

理論上最高の pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる

← 古い版		2023年1月24日 (火) 14:22時点における版
54行目:		54行目:

	=== 理論上最高の pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる ===		=== 理論上最高の pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる ===
	~~イーサネットにおける最高の~~ pps は、RFC2544 <ref>[https://www.ietf.org/rfc/rfc2544.txt RFC2544 - Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices]		イーサネットにおける最大 pps は、RFC2544 <ref>[https://www.ietf.org/rfc/rfc2544.txt RFC2544 - Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices]

	Appendix B: Maximum frame rates reference		Appendix B: Maximum frame rates reference

Hkatou: /* 1 ポートあたりの bps 値を調査する */

2023-01-24T05:18:54Z

1 ポートあたりの bps 値を調査する

← 古い版		2023年1月24日 (火) 14:18時点における版
28行目:		28行目:

	=== 1 ポートあたりの bps 値を調査する ===		=== 1 ポートあたりの bps 値を調査する ===
	pps とは直接関係しませんが、上記の ~~Tbps~~ の値がどのように計算されているか確認してみます。		pps とは直接関係しませんが、上記の bps の値がどのように計算されているか確認してみます。

	前述の通り C9500-32C は 100 G x 32 ポートのスイッチなので、<syntaxhighlight lang="diff">		前述の通り C9500-32C は 100 G x 32 ポートのスイッチなので、<syntaxhighlight lang="diff">
34行目:		34行目:
	</syntaxhighlight>となり、データシートの '''6.4 Tbps とは一致しません'''。これは 100 G ポートが'''全二重'''であるため、		</syntaxhighlight>となり、データシートの '''6.4 Tbps とは一致しません'''。これは 100 G ポートが'''全二重'''であるため、

	Tx 100 G + Rx 100 G で 1 ポートの合計パフォーマンスが 200 Gbps ~~である点が、計算から抜けています。~~<syntaxhighlight lang="diff">		Tx 100 G + Rx 100 G で 1 ポートの合計パフォーマンスが 200 Gbps である点が、上記計算から抜けています。<syntaxhighlight lang="diff">
	100 G x 2 (全二重) x 32 ポート = 6.4 Tbps		100 G x 2 (全二重) x 32 ポート = 6.4 Tbps
	</syntaxhighlight>これで'''データシートの値と計算結果が一致'''しました。		</syntaxhighlight>これで'''データシートの値と計算結果が一致'''しました。

Hkatou: /* データシートで pps を調査する */

2023-01-24T05:18:15Z

データシートで pps を調査する

← 古い版		2023年1月24日 (火) 14:18時点における版
25行目:		25行目:
	また S[https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/catalyst-9500-series-switches/nb-06-cat9500-ser-data-sheet-cte-en.html#Switchperformance witch performance] を参照すると、C9500-32C が上記の値を持っていることが確認できます。		また S[https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/catalyst-9500-series-switches/nb-06-cat9500-ser-data-sheet-cte-en.html#Switchperformance witch performance] を参照すると、C9500-32C が上記の値を持っていることが確認できます。

	このように SKU のポート構成によっては bps / pps ~~の値が異なるため、調査対象の型式の~~ bps / pps を確認します。		このように SKU のポート構成によっては bps / pps の値が異なるため、'''調査対象の型式の bps / pps''' を確認します。

	=== 1 ポートあたりの bps 値を調査する ===		=== 1 ポートあたりの bps 値を調査する ===

2023年1月24日 (火) 05:17にHkatouによる

2023-01-24T05:17:50Z

← 古い版		2023年1月24日 (火) 14:17時点における版
20行目:		20行目:
	Up to 6.4 Tbps switching capacity with up to 2 Bpps of forwarding performance とあり、		Up to 6.4 Tbps switching capacity with up to 2 Bpps of forwarding performance とあり、

	'''6.4 Tbps''' のスイッチング容量と、'''2 Billion (10 億) pps''' のパフォーマンスと読み取れます。		'''6.4 Tbps''' のスイッチング容量と、'''2 Billion (10 億) pps''' (パケットパーセカンド = 1 秒あたりのパケット転送数) のパフォーマンスと読み取れます。

2023年1月24日 (火) 05:16にHkatouによる

2023-01-24T05:16:28Z

← 古い版		2023年1月24日 (火) 14:16時点における版
1行目:		1行目:
	10G ~~世代以降のスイッチは、ショートサイズのパケットだとワイヤレートが出なくなってきています。~~		10G ポート世代以降のスイッチは、ショートサイズのパケットだとワイヤレートが出なくなってきています。

	このドキュメントでは、実機で試験する前にどのサイズのパケットだとワイヤレートがでそうか、机上で計算する方法を紹介します。		このドキュメントでは、実機で試験する前にどのサイズのパケットだとワイヤレートがでそうか、机上で計算する方法を紹介します。

2023年1月24日 (火) 03:31にHkatouによる

2023-01-24T03:31:09Z

← 古い版		2023年1月24日 (火) 12:31時点における版
130行目:		130行目:

	[https://www.janog.gr.jp/meeting/janog27.5/doc/janog27_5-benchmark-pub-shtsuch.pdf ネットワーク機器のベンチマーキング試験]		[https://www.janog.gr.jp/meeting/janog27.5/doc/janog27_5-benchmark-pub-shtsuch.pdf ネットワーク機器のベンチマーキング試験]

			== 引用 ==
	[[カテゴリ:Catalyst]]		[[カテゴリ:Catalyst]]
	[[カテゴリ:Catalyst 9000]]		[[カテゴリ:Catalyst 9000]]

Hkatou: ページの作成:「10G 世代以降のスイッチは、ショートサイズのパケットだとワイヤレートが出なくなってきています。このドキュメントでは…」

2023-01-24T03:30:47Z

ページの作成:「10G 世代以降のスイッチは、ショートサイズのパケットだとワイヤレートが出なくなってきています。このドキュメントでは…」

新規ページ

10G 世代以降のスイッチは、ショートサイズのパケットだとワイヤレートが出なくなってきています。

このドキュメントでは、実機で試験する前にどのサイズのパケットだとワイヤレートがでそうか、机上で計算する方法を紹介します。

== Cisco Catalyst C9500-32C でワイヤレートが実現できる最小パケットサイズの計算方法 ==
C9500-32C は 100 G を 32 ポート搭載する、Cisco のエンタープライズ向けスイッチで、この機種を例にして計算してみます。

手順は以下になります。

# データシートで pps を調査する
# 1 ポートあたりの bps 値を調査する
# 1 ポートあたりの pps 値を調査する
# 理論上最高の pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる
# 1 ポートあたりの pps / 最高の pps 値で割合を計算する
# 64 Bytes / 割合でそのスイッチの最高 pps を割り出す

=== データシートで pps を調査する ===
[https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/catalyst-9500-series-switches/nb-06-cat9500-ser-data-sheet-cte-en.html Cisco Catalyst 9500 Series Switches Data Sheet] の [https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/catalyst-9500-series-switches/nb-06-cat9500-ser-data-sheet-cte-en.html#CiscoCatalyst9500Xmodels Cisco Catalyst 9500 models] を参照すると、

Up to 6.4 Tbps switching capacity with up to 2 Bpps of forwarding performance とあり、

'''6.4 Tbps''' のスイッチング容量と、'''2 Billion (10 億) pps''' のパフォーマンスと読み取れます。

また S[https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/catalyst-9500-series-switches/nb-06-cat9500-ser-data-sheet-cte-en.html#Switchperformance witch performance] を参照すると、C9500-32C が上記の値を持っていることが確認できます。

このように SKU のポート構成によっては bps / pps の値が異なるため、調査対象の型式の bps / pps を確認します。

=== 1 ポートあたりの bps 値を調査する ===
pps とは直接関係しませんが、上記の Tbps の値がどのように計算されているか確認してみます。

前述の通り C9500-32C は 100 G x 32 ポートのスイッチなので、<syntaxhighlight lang="diff">
100 G x 32 ポート = 3.2 Tbps
</syntaxhighlight>となり、データシートの '''6.4 Tbps とは一致しません'''。これは 100 G ポートが'''全二重'''であるため、

Tx 100 G + Rx 100 G で 1 ポートの合計パフォーマンスが 200 Gbps である点が、計算から抜けています。<syntaxhighlight lang="diff">
100 G x 2 (全二重) x 32 ポート = 6.4 Tbps
</syntaxhighlight>これで'''データシートの値と計算結果が一致'''しました。

=== 1 ポートあたりの pps 値を調査する ===
bps と同様に pps も計算してみます。C9500-32C の最大 pps は 2 B pps ですから、<syntaxhighlight lang="diff">
2,000,000,000 pps / 32 ポート / 2 (全二重) = 31,250,000 pps @ 100G x 1P
</syntaxhighlight>'''100 G ポート x1 の Tx で 31,250,000 pps が最大 pps になると考えられ'''ます。

ただ、データシートの pps は「Forwarding rate = 2 B pps」と書かれているため、

全二重の /2 は計算しなくて良い可能性もあります。

* Forwarding は Tx のみとも解釈できる

楽観的な値としては、全二重を計算外とした、<syntaxhighlight lang="diff">
2,000,000,000 pps / 32 ポート / = 62,500,000 pps @ 100G x 1P
</syntaxhighlight>になります。

=== 理論上最高の pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる ===
イーサネットにおける最高の pps は、RFC2544 <ref>[https://www.ietf.org/rfc/rfc2544.txt RFC2544 - Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices]

Appendix B: Maximum frame rates reference

(Provided by Roger Beeman, Cisco Systems)

Size Ethernet 16Mb Token Ring FDDI
(bytes) (pps) (pps) (pps)

64 14880 24691 152439</ref>に記載があります。

10 Mbps ポートの最大 pps は 14,880 pps ですので、<syntaxhighlight lang="diff">
64 Bytes frame Ethernet wirerate
- 10 Mbps 14,880 pps
- 100 Mbps 148,800 pps
- 1 Gbps 1,488,000 pps
- 10 Gbps 14,880,000 pps
- 100 Gbps 148,800,000 pps

</syntaxhighlight>となり、'''148,800,000 pps''' が 100 G ポートにおける理論上の最高値となります。

=== 1 ポートあたりの pps / 最高の pps 値で割合を計算する ===
C9500-32C の pps を理論上最高値で割ることで、理論値に対してどのくらいのパフォーマンスとなるか、割合を出すことができます。

==== 全二重を考慮した悲観的な計算の場合 ====
<syntaxhighlight lang="diff">
C9500-32C 31,250,000 pps / Wirerate 148,800,000 pps = 0.21.. = 21%
</syntaxhighlight>

==== 全二重を考慮しない楽観的な計算の場合 ====
<syntaxhighlight lang="diff">
C9500-32C 62,500,000 pps / Wirerate 148,800,000 pps = 0.42.. = 42%

</syntaxhighlight>この結果から、'''C9500-32C は理論値に対して 21% or 42% の pps パフォーマンスを持つ'''、

という結論が得られます。

=== 64 Bytes / 割合でそのスイッチの最高 pps を割り出す ===
理論上最高のショートパケットサイズである 64 bytes を、スイッチの pps パフォーマンスの割合で割ることで、'''スイッチでワイヤレートが出る最小パケットサイズを割り出す'''ことができます。

* 厳密には '''64 bytes はフレーム長'''ですが、ここでは pps と単位を揃えるため、あえてパケットで表記を統一しています

==== 全二重を考慮した悲観的な計算の場合 ====
<syntaxhighlight lang="diff">
64 bytes / 0.21 (%) = 304.7 Bytes
</syntaxhighlight>

==== 全二重を考慮しない楽観的な計算の場合 ====
<syntaxhighlight lang="diff">
64 bytes / 0.42 (%) = 152.3 Bytes
</syntaxhighlight>この計算から、'''304 Bytes or 152 Bytes''' がワイヤレートを実現できる最小パケットサイズと計算できました。

=== 結論 ===
C9500-32C でワイヤレートを実現できるパケットサイズは、机上計算では 304 Bytes or 152 Bytes です。

現実のインターネットでは IMIX のフレームサイズをワイヤレートで実現できれば良いケースがほとんどであるため、IMIX の平均値とされる 354 Bytes は、C9500-32C の 304 Bytes でクリアできるため、多くのケースで問題はありません。

この計算結果をもとに、試験仕様書・項目表を設計・作成し、IXIA などの測定器でパケットをスイッチに印加して、'''実際の'''最小パケットサイズはいくつなのか試験します。

== その他 ==
100 G 世代では、1 フローだとパフォーマンスが出ない機器が存在します。

内部的に xx Gbps x N で 100 G として動作するアーキテクチャを持っている場合などが該当します。

この場合は N フロー以上だとワイヤレートが出せる、といった情報が重要になる場合があります。

* 例) 高パフォーマンスのサーバ to サーバの通信で、IP の組み合わせが極端に少ない場合はフロー数が限られるため、100 G が出ない

== リファレンス ==
[https://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/catalyst-9500-series-switches/nb-06-cat9500-ser-data-sheet-cte-en.html Cisco Catalyst 9500 Series Switches Data Sheet]

[https://www.ietf.org/rfc/rfc2544.txt RFC2544 - Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices]

[https://www.janog.gr.jp/meeting/janog27.5/doc/janog27_5-benchmark-pub-shtsuch.pdf ネットワーク機器のベンチマーキング試験]
[[カテゴリ:Catalyst]]
[[カテゴリ:Catalyst 9000]]

スイッチのパフォーマンスを机上計算する方法 - 版の履歴

Hkatou: /* その他 */

Hkatou: /* 理論上最高の pps 値となるショートサイズ パケット ワイヤレートの値を調べる */

Hkatou: /* 理論上最高の pps 値となるショートサイズ パケット ワイヤレートの値を調べる */

Hkatou: /* 1 ポートあたりの bps 値を調査する */

Hkatou: /* データシートで pps を調査する */

2023年1月24日 (火) 05:17にHkatouによる

2023年1月24日 (火) 05:16にHkatouによる

2023年1月24日 (火) 03:31にHkatouによる

Hkatou: ページの作成:「10G 世代以降のスイッチは、ショートサイズのパケットだとワイヤレートが出なくなってきています。 このドキュメントでは…」

Hkatou: /* 理論上最高の pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる */

Hkatou: /* 理論上最高の pps 値となるショートサイズパケットワイヤレートの値を調べる */

Hkatou: ページの作成:「10G 世代以降のスイッチは、ショートサイズのパケットだとワイヤレートが出なくなってきています。このドキュメントでは…」