Von: H. Almus, Inti Florez-Brandel, Frank-M. Schlede
Für unsere Testreihe standen uns dieses Mal insgesamt vier Switches des Anbieters D-Link zur Verfügung. Der Hersteller ist den meisten Anwendern wohl eher als Lieferant für ISDN-Terminaladapter oder andere Geräte aus dem SOHO-Bereich (Small Office/Home Office) bekannt, kann aber mit seinen Geräten für die Netzwerkinfrastruktur auch Lösungen für den professionellen Bereich anbieten. Die in diesem Test zum Einsatz kommenden reinen Layer-2-Switches gehören ganz eindeutig zu dieser Kategorie. Drei der hier verwendeten Geräte können über eine SCSI-2-Schnittstelle miteinander verbunden werden und bilden dann einen so genannten Stack. Diese Kombination von Switches stellt dann eine Kapazität von 68 Ports (erweiterbar auf 94) zur Verfügung. Dabei handelt es sich um 10/100-Base-TX-Ports. Das vierte Gerät, das von uns bei diesem Test eingesetzt wurde, ist ein reiner "Stand-alone"-Switch, der mit seinen vier 1000-Base-SX für den Einsatz im Backbone prädestiniert ist.
Zwei unterschiedliche Modelle kamen bei unserem Stack zum Einsatz: das Modell D-Link DES-3624i und das Modell DES-3624. Der Switch 3624i besitzt für das Stacking eine Schlüsselrolle, da er die "Master"-Rolle übernimmt. Das Gerät stellt drei SCSI-2-Schnittstellen zur Verfügung, mit deren Hilfe es möglich ist, drei weitere Geräte der Baureihe 3624 anzuschließen. Als viertes Gerät wurde dann ein Gigabit-Modell mit der Bezeichnung DES-3204 eingesetzt. Dieser Switch besaß vier 1000-Base-SX-Ports und stellt damit eine performante Verbindung des Stacks mit dem Backbone sicher.
"Slaves" können allein nicht verwendet werden
Die DES-3624-Switches unterscheiden sich in ihrer Ausstattung nur unwesentlich von dem DES-3624i. Allerdings sind sie nicht allein betriebsfähig, da sie nur für den Einsatz in einem Stack ausgelegt wurden. Sie stellen die "Slaves" innerhalb des Stack-Verbunds dar und auch das Management dieser Geräte erfolgt über den Master-Switch DES-3624i.
Als Testgerät kam auch bei diesem Test wieder der Ethernet-Tester Ixia-1600 der Firma Ixia-Communication zum Einsatz, der insgesamt mit 20 Ethernet/Fast-Ethernet- und 8 Gigabit-Ethernet-Ports bestückt war. Wie schon bei allen bisherigen Testszenarien wurden auch bei diesen Untersuchungen alle zusätzlichen Protokolle deaktiviert, damit durch sie die Ergebnisse nicht verfälscht werden konnten. So wurden sowohl die "Flow-Control" als auch STP (Signal Transfer Point) und die "Auto Negotiation" bei allen Tests abgeschaltet.
Symmetrische Reihenfolge bei den Latenztests
Die ersten Tests, die mit diesen Switches durchgeführt wurden, sind die Durchsatz- und Latenztests nach den RFCs 1242, 1944 und 2544. Bei diesen einfachen Untersuchungen wird immer eine "Eins-zu-eins"-Konfiguration mit 20 Ports in bidirektionaler Richtung verwendet. Die Reihenfolge legten wir dabei symmetrisch an, das bedeutet, dass der erste Port des Ixia-Testers auch mit dem ersten Port 1 des jeweiligen "DUTs" (Device Under Test) verbunden wurde. Im ersten Testlauf wurde dabei der DES-3624i als Einzelkomponente untersucht. Die Testdauer betrug zehn Sekunden bei einer Geschwindigkeit von 100 MBit/s und typischen Frame-Größen von 64, 128, 512, 1024, 1280 und 1518 Byte für die übertragenen Datenpakete.
Es wurden insgesamt zwei unterschiedliche Durchsatzkonfigurationen getestet: Beim ersten Durchlauf wurde die Senderichtung der Frames so gewählt, dass immer direkt benachbarte Ports Frames untereinander austauschten (bidirektional). Da wir feststellten, dass dieser Switch anscheinend seine 20 Fast-Ethernet-Ports in drei Baugruppen unterteilt, wurde dann eine zweite Konfiguration untersucht. Da erfahrungsgemäß Performance-Schwächen zwischen den verschiedenen Baugruppen auftreten können, haben wir die Testkonfiguration beim zweiten Durchlauf so konfiguriert, dass der bidirektionale Datenfluss zwischen den Ports 1 und 5, 2 und 6, 3 und 13 und so weiter generiert wurde.
Die Testergebnisse waren mit beiden Konfigurationen sehr positiv: Während es bei der ersten Konfiguration keinerlei Mängel oder Abweichung zu verzeichnen gab, traten zwar beim Baugruppen-übergreifenden Verkehr leichte Einbußen auf, die aber so gering waren, dass sie im täglichen Einsatz keinerlei Einfluss haben werden. Direkt an diesen Test anschließend wurde die Einzelkomponente DES-3624i auf ihr Latenzverhalten hin untersucht. Auch hier wurde eine Übertragungsgeschwindigkeit von 100 MBit/s gewählt, während die Testdauer 30 Sekunden betrug.
Da in einer Überlastsituation Frames verworfen werden, kann so nur ein nicht reproduzierbares Ergebnis entstehen. Daher werden die so genannten "Latency"-Tests mit verschiedenen Belastungen in den Abstufungen 90, 99 und schließlich 100 Prozent (Volllast) durchgeführt. Die bei diesem Test erzielten Ergebnisse waren sowohl bei der Verwendung von 20 Fast-Ethernet-Ports als auch bei der Übertragung von einem Fast-Ethernet-Port auf einen Gigabit-Port (siehe hierzu auch die Grafik in Bild 1) sehr gut. Zwar ergaben sich bei beiden Untersuchungen erhöhte Werte bei der maximalen Durchsatzrate, aber alle anderen gemessenen Latenzzeiten waren sehr klein. Zudem ein permanenter Durchsatz von 100 Prozent unter realen Bedingungen eher unwahrscheinlich ist.
Die Untersuchungen wurden natürlich noch interessanter, als wir die entsprechenden Testgeräte als Stack-Verbund einsetzten. Die Skizze in Bild 2 zeigt den von uns verwendeten Aufbau: Dabei wurden die Geräte DES-3624i (Master) und DES-3624 (Slave) über zwei SCSI-2-Schnittstellen zu einem Stack zusammengeführt.
Um die Performance der Stack-Verbindung zu testen, verteilten wir von den 20 vorhandenen Ixia-Ports je zehn auf den Master und zehn auf den ersten Slave. Anschließend wurde die gleiche Konfiguration auch mit dem zweiten Slave getestet. Die Ethernet-Ströme legten wir symmetrisch an. Dadurch kam eine bidirektionale Flussrichtung zwischen dem ersten Port des Masters sowie Port 1 des Slaves, beziehungsweise dem zweiten Port des Masters sowie Ports 2 des Slaves und so weiter zustande. Bei den dann durchgeführten Durchsatztest wurden wiederum sehr gute Werte erzielt. Das zeigt deutlich, dass der D-Link-Switch auch bei Verwendung einer SCSI-Verbindung praktisch "Wire Speed" ermöglicht. Es entstehen also durch den Einsatz des Stacks keinerlei Nachteile im Vergleich zu Einzelkomponenten. Die gleiche Feststellung konnten wir auch bei der Untersuchung der Latenzzeiten dieses Geräteverbundes machen.
Durchsatztests auch für Gigabit-Backbone-Switch
Nachfolgend wurde auch ein Durchsatz- und Latenztest des Gigabit-Backbone-Switches DES 3204 durchgeführt. Dabei wurde eine ganz ähnliche Testkonfiguration wie beim Test der Einzelkomponente DES-3624i verwendet. Zwar waren hier leichte Verluste bei 64-Byte-Paketen zu erkennen, doch ansonsten sind die bei dieser Untersuchung erzielten Ergebnisse als optimal zu bezeichnen. Ähnliches kann auch vom Latenzverhalten des Gigabit-Backbone-Switches berichtet werden: Es traten zwar etwas höhere Verluste bei den kleinen Paketgrößen auf, doch insgesamt gesehen kann diesem Gerät ein sehr gutes Latenzverhalten attestiert werden. Die detaillierten Meßwerte und genauen Ergebnisse stehen auf der Website der NetworkWorld Germany zum Download bereit.
Bei der nachfolgenden Testreihe nach RFC-2285 handelt es sich um die so genannten "Many-to-Many"-Tests. Diese Art von Durchsatztests ermittelt die Verlustrate der übertragenen Pakete für Belastungsszenarien, bei denen mehrere oder aber auch alle Ports eines Switches gleichzeitig aktiv sind. Sie senden und empfangen dabei zur gleichen Zeit Daten. Der Switch DES-3624 zeigte als Einzelkomponente bei einem Testlaut mit 20 Fast-Ethernet-Ports ein optimales Ergebnis. Auch der Stack-Verbund konnte wiederum voll überzeugen. Nur der "Many-to-Many"-Durchsatztest des Gigabit-Backbone-Switches konnte nicht ganz überzeugen. Hier waren doch deutlich Verluste zu erkennen, wie die Grafik in Bild 3 zeigt.
Frames müssen auf allen anderen Ports ankommen
Ein weiterer Test diente dazu, die Durchsatzraten des Switches beim so genannten "Broadcasting" zu bestimmen. Der Switch muss bei diesen Tests die Frames, die auf einem bestimmten Port eingehen, wieder auf allen anderen Ports ausgeben. Die D-Link-Komponente erlaubt die lastabhängige Blockierung des Broadcast-Verkehrs. Dabei zeigten unsere Tests, dass das Gerät sich so verhält, wie es der Hersteller in den entsprechenden Unterlagen beschreibt. Von D-Link wird angegeben, dass eine Limitierung des Broadcast-Verkehrs bereits dann eintritt, wenn mehr als zehn Prozent Broadcast-Last erreicht werden. Unsere Messungen konnten diese Begrenzung jedoch erst ab ungefähr 20 Prozent nachweisen. Auch die Zeitdauer, nach der diese Limitierung wirksam wird, unterschied sich etwas von den Herstellerangaben: So sollte die Begrenzung erst nach 30 Sekunde greifen, während sie in unseren Tests bereits nach circa 15 Sekunden einsetzte.
Das Fazit für den Stack-Verbund der Firma D-Link fällt sehr gut aus: Die Kombination aus den Geräten DES-3624i und DES-3624 hinterließ einen sehr positiven Gesamteindruck. Hierzu trug auch die gute Bedienbarkeit des gesamten Verbunds zu einem nicht unerheblichen Teil bei: Sowohl über die SNMP- als auch über die Web-Schnittstelle waren die Geräte gut zu bedienen. Die Realisierung des Geräteverbunds zeigte keine Mängel und stand einer "Stand-alone"-Lösung in keinem Punkt nach. Auch die Einzelkomponenten des Stacks verhielten sich getrennt betrachtet sehr stabil und ließen sich leicht durch die unterschiedlichen Management-Möglichkeiten bedienen. Der "kleine" (4 Ports) Gigabit-Switch DES-3204 zeigte sich ebenfalls relativ performant, erreichte allerdings auch mit wenigen Ports keine "Wire Speed".