Viel Funktion auf Ebene 2

Durchsatztests und Paketverluste

Das Testgerät "Smartbits SMB 2000" war mit zehn Fast-Ethernet-Ports und einem Gigabit-Ethernet-Port ausgerüstet. Die Basis-Tests liefen im fest eingestellten Full-Duplex-Modus, die Funktionen Autonegotiation und Flow-Control waren dabei deaktiviert. Das Durchsatzverhalten bei aktivierten VLANs überprüfte das Testgerät in einem zweiten Durchgang. Der GES-24TP/2SX teilt die Ports intern in drei Achter-Baugruppen auf. Jede Baugruppe ist über eine dedizierte Switching-Engine mit der Backplane verbunden, die eine Bandbreite von 4,2 GBit/s liefert. Im Labor testeten wir Durchsatz, Latenzzeit, Paketverluste sowie Back-to-Back mit fünf bidirektionalen Datenströmen auf den ersten zehn Ports. Dabei sendete Port 1 an Port 2, Port 3 an Port 4 und so weiter. Der Durchsatztest beschreibt, wie viele Pakete der Switch bei verschiedenen Paketgrößen weiterleitet, ohne daß Paketverluste auftreten. Bei kleinen Paketgrößen erreichte der GES-24TP/2SX den maximalen Durchsatz, schaffte bei einer Paketgröße von 1024 Byte aber nur noch 89,99 Prozent, bei Paketen von 1280 und 1518 Byte 80 Prozent.

Der GES-24TP/2SX im Paketverlust-Test: Der Switch hat Probleme mit großen Paketen.
Der GES-24TP/2SX im Paketverlust-Test: Der Switch hat Probleme mit großen Paketen.
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Wenn ein Switch nicht den vollen Durchsatz schafft, kommt es erwartungsgemäß zu Paketverlusten. Diese begannen mit 6,97 Prozent bei Paketgrößen von 1024 Byte, also genau der Paketgröße, bei der das Gerät erstmals nicht mehr die volle Performance geschafft hatte. Bei 1280 Byte großen Paketen gingen 12,87 Prozent verloren und 16,43 Prozent bei 1518-Byte-Paketen. Die Analyse der Log-Files ergab, daß Paketverluste nur bei den ersten acht Ports auftraten, Port 9 und 10 arbeiteten verlustfrei. Dieses Verhalten erklärt sich durch einen Blick auf die Architektur des Switches. Die ersten acht Ports gehören alle zur selben Baugruppe und teilen sich eine Fast-Ethernet-Switching-Engine, die die Daten auf die Backplane leitet. Während das erste Segment nach und nach unter Vollast arbeitete, belastete der Test die Switching-Engine des zweiten Segments also nur zu maximal 25 Prozent. Demnach sind die Switching-Engines für volle 100 MBit/s vollduplex auf jedem Port der Baugruppe ein wenig mager ausgelegt. Zum Vergleich verteilten wir die zehn zu prüfenden Ports auf die drei Baugruppen und wiederholten den Test: Port 1 bis 4, 9 bis 12 sowie 17 und 18 konfigurierten wir jeweils als Pärchen. So eingerichtet verlor das Gerät kein einziges Paket.

Bei Switches, die nach dem Store-and-Forward-Prinzip arbeiten, steigen die Latenzzeiten typischerweise bei größeren Paketen an. Genauso verhält sich auch der GES-24TP/2SX, der Werte zwischen 9,6 Mikrosekunden bei 64-Byte-Paketen und 128,56 Mikrosekunden bei 1518-Byte-Paketen erreicht. Diese Ergebnisse liegen im üblichen Rahmen und haben keinerlei negative Auswirkungen im täglichen Einsatz. Der Back-to-Back-Test untersucht, wie der Test mit burstartigen Datenstömen umgeht. Dazu sendet das Testgerät jeweils die maximale Anzahl von Paketen gleicher Größe innerhalb eines Zeitintervalls und mißt, ob alle Pakete ihr Ziel erreichen. In der Praxis benutzen etwa Remote-Disk-Server Protokolle, die auf eine Anfrage auf einmal eine große Datenmenge übertragen. Am besten verarbeitete das Gerät von Hirschmann 512-Byte-Pakete und leitete davon 90 Prozent fehlerfrei weiter. Bei den Paketgrößen 128, 256, 1024, 1280 und 1518 Byte erreicht er 80 Prozent, die kleinen Pakete von 64 Byte mag er nicht so gern und bringt nur 70 Prozent ans Ziel.

Der X-Stream-Durchsatztest dokumentiert die Switching-Performance, wenn mehrere Ports gleichzeitig sowohl senden als auch empfangen. Bis zu einer Last von 80 Prozent mit verschiedenen Paketgrößen und einer Burst-Size von 24 Frames traten dabei überhaupt keine Paketverluste auf. Insgesamt kommt der Switch mit Paketen mittlerer Größe offenbar besser zurecht, denn bei 90prozentiger Belastung leistete er sich nur bei sehr kleinen und sehr großen Paketen Verluste bis zu 6 Prozent. Bei voller Last verlor er dort bis zu 13,5 Prozent, doppelt so viel wie im mittleren Bereich.