RTX2000の帯域制御の性能

$Date: 2004/02/26 17:35:26 $

概要
性能測定データ
動作実施例

概要

RTX2000の帯域制御の性能には限界があります。

処理能力

RTX2000の帯域制御は、ロングパケットにおいては帯域制限100Mbit/sでも帯域制限規定値に近い制御を実現できますが、ショートパケットにおいては帯域制限規定値が大きくなった場合に誤差が大きくなります。

トラフィック状況やパケットの種類

ショートパケットはロングパケットと比較してルーティング等のQoS以外の内部処理負荷も高いので、ショートパケットが多く流れる環境下では帯域制御が可能な実効速度が低下します。

またクラスの数が多い場合はキュー処理に時間を要しますので、制御が可能となる速度が低下します。

なお受信負荷が高い場合には受信側での取りこぼしが発生し、送信側での制御の効果が現れませんので注意が必要です。例えばRTX2000では複数のLANインタフェースに対して同時に負荷を与えられますが、この時RTX2000の受信処理能力をオーバーし受信処理においてパケットロスが生じる可能性があります。受信処理においてパケットロスが生じる場合には、インタフェースの出力側で行われる QoS制御の効果を期待することはできません。

性能測定データ

パケットサイズと帯域制御実行時のスループットの関係

性能限界と帯域制御が有効に機能する速度の目安を示すため、パケットサイズと帯域制御実行時のスループットの関係を示します。

各帯域設定値のスループット曲線が性能上限を示し、これよりも下が制御可能な領域となります。

	[config]
	ip lan1.1 address 192.168.0.1/24
	queue lan1.2 type shaping
	queue lan1.2 class filter list 1
	queue lan1.2 class property 2 bandwidth=XXX
	ip lan1.2 address 192.168.1.1/24
	queue class filter 1 2 ip * * * * *

パケットサイズと帯域制限実行時のスループットの関係(RTX2000)
パケットサイズと帯域制限実行時のスループットの関係大

Passed Rate [%]

config bandwidth=	100m	90m	80m	70m	60m	50m	40m	30m	20m	10m	5m	1m	512k	64k
Frame Size [byte]	[%]
100	75.23	75.23	63.16	58.39	48.78	42.03	35.19	27.71	18.33	9.24	4.65	0.94	0.48	0.06
200	77.06	74.58	64.90	56.99	49.89	42.07	33.59	25.09	16.94	8.52	4.28	0.86	0.44	0.06
300	94.53	83.77	74.59	67.44	57.35	48.85	38.74	29.37	19.72	9.95	4.99	1.01	0.52	0.07
400	88.52	80.85	73.17	64.02	54.48	45.55	36.74	27.82	18.56	9.34	4.69	0.95	0.49	0.06
500	99.33	87.54	79.33	69.66	59.23	49.64	40.14	30.07	20.14	10.13	5.08	1.03	0.53	0.07
600	93.73	84.36	75.16	66.85	56.91	47.84	38.23	28.82	19.27	9.67	4.85	0.98	0.51	0.06
700	98.50	90.57	79.69	70.69	60.28	50.63	40.48	30.47	20.36	10.21	5.13	1.04	0.54	0.07
800	96.47	86.55	77.43	68.19	58.20	48.62	39.13	29.33	19.63	9.85	4.95	1.01	0.52	0.07
900	99.84	90.73	80.49	71.07	60.93	50.69	40.67	30.64	20.45	10.27	5.15	1.05	0.55	0.07
1000	97.32	88.54	78.77	68.92	59.00	49.26	39.50	29.70	19.86	9.97	5.00	1.03	0.54	0.07
1100	95.28	84.97	76.58	67.23	57.67	48.28	38.63	29.05	19.41	9.74	4.89	1.00	0.53	0.07
1200	98.47	88.82	79.09	69.35	59.57	49.77	39.87	29.98	20.03	10.05	5.05	1.03	0.55	0.08
1300	96.53	87.38	77.88	67.97	58.35	48.70	39.04	29.35	19.61	9.84	4.94	1.01	0.54	0.07
1400	99.78	89.47	79.79	69.83	60.02	50.05	40.17	30.16	20.14	10.11	5.08	1.05	0.56	0.08
1500	97.68	87.91	78.25	68.58	58.88	49.22	39.43	29.60	19.77	9.92	4.99	1.03	0.55	0.07

動作実施例

2クラス間での帯域制御（UDPパケットを抑制）

          ┌───────────┐
          │      SmartBits       │ (SmartBits2000 SmartFlow使用)
          └┬────┬────┬┘
         UDP↓     TCP↓        ↑
            │        │        │
     100-fdx↓ 100-fdx↓        ↑100-fdx
            │        │        │
      lan1.1↓  lan1.2↓        ↑lan1.3
          ┌┴────┴────┴┐
          │       RTX2000        │
          └───────────┘

LAN1.1で UDP 1024byte パケット、LAN1.2で TCP 1024byte パケットを受信、LAN1.3より送信
LAN1.3からの送出ではUDPパケットを10Mbit/s、TCPパケットを40Mbit/sに抑える
帯域制限を行わない場合はLAN1.1、LAN1.2の各インタフェースそれぞれに100Mbit/sの負荷がかかり、LAN1.3の出力においてはTCP/UDPとも同程度のパケットロスが発生します。
帯域制限を行うと設定した帯域幅に沿ってパケット出力が制御され、このページの例ではTCPのパケットロスが改善されます。

帯域制御を行わない場合

ip lan1.1 address 192.168.0.1/24

ip lan1.2 address 192.168.1.1/24

ip lan1.3 address 192.168.2.1/24

帯域制御を行う場合

ip lan1.1 address 192.168.0.1/24

ip lan1.2 address 192.168.1.1/24

queue lan1.3 type shaping

queue lan1.3 class filter list 1 2

queue lan1.3 class property 1 bandwidth=10m

queue lan1.3 class property 2 bandwidth=40m

ip lan1.3 address 192.168.2.1/24

queue class filter 1 1 ip * * udp * *

queue class filter 2 2 ip * * tcp * *

	Frame size	Load [%]	Sent	Received	Lost	Loss [%]	band width [Mbit/s]
total		200.00000	239,460	60,585	178,878	149.39864	49.63
TCP	1024	100.00000	119,730	48,367	71,363	59.60327	39.62
UDP	1024	100.00000	119,730	12,218	107,512	89.79537	10.01

合計の帯域は、ほぼ50Mbit/sに制御されています。

参考: 概要、性能測定データ

3クラス間での帯域制御

          ┌────────────────┐
          │           SmartBits            │ (SmartBits2000 SmartFlow使用)
          └┬────┬────┬────┬┘
         UDP↓     TCP↓    ICMP↓        ↑
            │        │        │        │  
     100-fdx↓ 100-fdx↓ 100-fdx↓        ↑100-fdx
            │        │        │        │
      lan1.1↓  lan1.2↓ lan1. 3↓        ↑lan1.4
          ┌┴────┴────┴────┴┐
          │             RTX2000            │
          └────────────────┘

LAN1.1でUDP 1024byte パケット、LAN1.2でTCP 1024byte パケット、LAN1.3でICMP 1024byte パケットを受信、LAN1.4より送信
LAN1.4 からの送出ではUDPパケットを5Mbit/s、TCPパケットを15Mbit/s、ICMPパケットを30Mbit/sに抑える
帯域制限を行わない場合はLAN1.1、LAN1.2、LAN1.3それぞれ100Mbit/sの負荷がかかり、LAN1.4の出力においてはTCP/UDP/ICMPともそれぞれ同程度のパケットロスが発生します。
帯域制限を行うと設定した帯域幅に沿ってパケット出力が制御され、このページの例ではICMPのパケットロスが改善されます。

帯域制御を行わない場合

ip lan1.1 address 192.168.0.1/24

ip lan1.2 address 192.168.1.1/24

ip lan1.3 address 192.168.2.1/24

ip lan1.4 address 192.168.3.1/24

帯域制御を行う場合

ip lan1.1 address 192.168.0.1/24

ip lan1.2 address 192.168.1.1/24

ip lan1.3 address 192.168.2.1/24

queue lan1.4 type shaping

queue lan1.4 class filter list 1 2 3

queue lan1.4 class property 1 bandwidth=5m

queue lan1.4 class property 2 bandwidth=30m

queue lan1.4 class property 3 bandwidth=15m

ip lan1.4 address 192.168.3.1/24

queue class filter 1 1 ip * * udp * *

queue class filter 2 2 ip * * icmp * *

queue class filter 3 3 ip * * tcp * *

	Frame size	Load [%]	Sent	Received	Lost	Loss [%]	band width [Mbit/s]
total		300.00000	359,190	60,790	298,400	249.22743	49.80
TCP	1024	100.00000	119,730	18,242	101,488	84.76405	14.94
UDP	1024	100.00000	119,730	6,136	113,594	94.87514	5.03
ICMP	1024	100.00000	119,730	36,412	83,318	69.58824	29.83

合計の帯域は、ほぼ50Mbit/sに制御されています。