如何測(cè)試局域網(wǎng)交換機(jī)的能源效率

如今的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)廠商眾多，而且都承諾自己的網(wǎng)絡(luò)和交換設(shè)備是節(jié)能的，但很少有哪個(gè)廠家能夠證明實(shí)際使用情況。因此，企業(yè)用戶一定要通過(guò)某種性能測(cè)試來(lái)進(jìn)行交換機(jī)的能源效率測(cè)試，這種測(cè)試與確定速度和功能的測(cè)試方法基本相同。在本文中，我們將討論局域網(wǎng)交換機(jī)的功耗測(cè)試、測(cè)量的方法。

在談到局域網(wǎng)能耗效率和能耗時(shí)，我們可以考慮下面的一些測(cè)量方法：

　　1、系統(tǒng)吞吐量

一般來(lái)說(shuō)，在交換機(jī)的性能測(cè)試中，吞吐量是最重要的測(cè)試要素。在測(cè)量功耗時(shí)，這也是一個(gè)重要因素。這些測(cè)試數(shù)字與所測(cè)量的功耗綜合在一起，就可以計(jì)算每使用一瓦電可以達(dá)到的吞吐量是多少。

我們建議測(cè)試人員要計(jì)算每瓦電能每秒鐘轉(zhuǎn)發(fā)的兆位（Mbps/瓦）。當(dāng)然，也可以選擇Gbps.用戶還可以使用原始數(shù)據(jù)，計(jì)算每秒鐘傳輸每兆位數(shù)據(jù)需要花費(fèi)多少錢(qián)。

吞吐量的測(cè)量非常重要還有另外一個(gè)原因，即有些制造商選擇實(shí)施不給所有附加接口提供線速吞吐量的網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)。

這種交換機(jī)擁有很多插卡模塊或底板，這種交換機(jī)可能要比那些提供完全的線速吞吐量的交換機(jī)使用的電能更少。

如果不測(cè)量吞吐量，我們就會(huì)錯(cuò)誤地得出結(jié)論認(rèn)為：低容量設(shè)備在從同樣數(shù)量的端口傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，要比能夠交付更大吞吐量的交換機(jī)更有效率。只有將吞吐量的計(jì)算考慮進(jìn)去，我們才能夠?qū)⑺_(dá)到的吞吐量與所耗用的電能關(guān)聯(lián)起來(lái)。

2、功率因數(shù)

可以這樣講，確定被測(cè)設(shè)備所耗用電能的效率與測(cè)量所耗用的電能同樣重要。因此，在測(cè)試交換機(jī)的能源效率時(shí)要考慮“功率因數(shù)”.

根據(jù)維基百科的解釋?zhuān)β室驍?shù)指的是流向“表觀功率”負(fù)載的實(shí)際功率。未充分利用的功率意味著，某個(gè)設(shè)備耗用了比它實(shí)際所能夠耗用的更多能源，因而，從長(zhǎng)期來(lái)看，它花費(fèi)的成本要比必需的花費(fèi)高得多。

功率因數(shù)是一個(gè)介于0和1之間的數(shù)字，其中的1代表著最大的或100%的效率。有些測(cè)試工具會(huì)自動(dòng)計(jì)算這個(gè)值。某個(gè)系統(tǒng)所耗用的最明顯的功率就是電壓的RMS值與流經(jīng)設(shè)備的電流的乘積，在這里我們假設(shè)波形是同相的。電力供應(yīng)商用這個(gè)值來(lái)評(píng)估所耗用的總電量。問(wèn)題是通常情況下，由于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一系列復(fù)雜設(shè)備，電壓和電流波形是不會(huì)同相的。

這種測(cè)量?jī)H可在涉及到交流電源時(shí)才可用，而對(duì)于直流系統(tǒng)，就不能使用此方法了。

3、通信負(fù)載

測(cè)試功耗時(shí)，還要考慮通信負(fù)載。為了取得不同程度的網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)能耗的精確情況，考慮不同的負(fù)載水平是很重要的。注意，被連接的端口和開(kāi)放的端口狀態(tài)不僅意味著電纜是連接的，而且表明物理層和MAC層是活動(dòng)的。

序號(hào)端口狀態(tài)通信負(fù)載

1全部無(wú)連接無(wú)

2活動(dòng)的（連接并開(kāi)放）無(wú)

3活動(dòng)0%

4活動(dòng)50%

5活動(dòng)100%

4、幀/數(shù)據(jù)包的大小

這一點(diǎn)很關(guān)鍵。從歷史上來(lái)看，對(duì)二層和三層交換機(jī)的測(cè)試是通過(guò)一系列大小不同的幀/數(shù)據(jù)包來(lái)實(shí)施的，最小的合法幀為64字節(jié)，最大的標(biāo)準(zhǔn)幀可達(dá)1518字節(jié)，另外的一些測(cè)試數(shù)據(jù)幀大小也有許多變化，最常用的有128、256、512、1024等字節(jié)的數(shù)據(jù)幀。有些測(cè)試還包括了非標(biāo)準(zhǔn)的大型數(shù)據(jù)幀，如有的測(cè)試使用的測(cè)試幀可達(dá)16000字節(jié)，不過(guò)典型的測(cè)試還是使用9K字節(jié)或9128字節(jié)的數(shù)據(jù)幀。當(dāng)然，如果僅是為了測(cè)試二層或三層交換機(jī)的功耗，我們沒(méi)有必要使用這么多數(shù)據(jù)幀來(lái)全面測(cè)試。

雖然對(duì)于使用多大的數(shù)據(jù)幀去實(shí)施功耗測(cè)試并沒(méi)有什么行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但用戶應(yīng)當(dāng)記住，一般情況下，我們應(yīng)當(dāng)避免僅使用64字節(jié)的數(shù)據(jù)幀去實(shí)施測(cè)試。因?yàn)檫@種測(cè)試強(qiáng)迫交換機(jī)處理最大數(shù)量的數(shù)據(jù)包（數(shù)據(jù)包小了，其數(shù)量自然就多了），從而使其功耗達(dá)也達(dá)最大值。

與上面這種情況相反的是，如果你的測(cè)試使用1518字節(jié)或更大的數(shù)據(jù)幀，就會(huì)減少每單位時(shí)間需要處理的數(shù)據(jù)幀數(shù)量（當(dāng)然這要依賴(lài)于所使用的設(shè)備架構(gòu)），從而就會(huì)減少功耗。不管怎樣，測(cè)試人員都應(yīng)當(dāng)注意一次特定測(cè)試中所使用數(shù)據(jù)幀的大小。

對(duì)第四層及更高層交換機(jī)的測(cè)試需要考慮到實(shí)際的通信流（例如，會(huì)話的建立、數(shù)據(jù)傳輸、會(huì)話的拆除）。就其性質(zhì)而言，這種通信主要由多種數(shù)據(jù)幀（包）組成。因而，如果測(cè)試人員要測(cè)試這種高層交換機(jī)，僅考慮一種大小的數(shù)據(jù)幀就不可取了。

但是，需要認(rèn)識(shí)到，處理更小和更大的數(shù)據(jù)單元確實(shí)存在于四到七層的交換機(jī)測(cè)試中。這種數(shù)據(jù)單元在測(cè)試中被稱(chēng)為“對(duì)象大小”,即通過(guò)交換機(jī)從服務(wù)器返回給客戶端的對(duì)象大小。非常重要的一點(diǎn)是，這些對(duì)象的大小通常要比標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的最大的數(shù)據(jù)幀（1518字節(jié)）還要大。

　　5、考慮局域網(wǎng)交換機(jī)能源效率測(cè)試的通信類(lèi)型

根據(jù)通信的屬性不同，交換機(jī)需要處理硬件或軟件中或軟硬件組合中的通信。雖然交換機(jī)的廠商很少披露其細(xì)節(jié)，但是對(duì)于測(cè)試人員來(lái)說(shuō)，理解軟件和硬件可以對(duì)交換機(jī)的能耗產(chǎn)生重大影響是很重要的

在交換機(jī)無(wú)法處理依賴(lài)于硬件芯片的某種通信時(shí)，就必須依賴(lài)于運(yùn)行于主處理器中的軟件，而這必定要增加CPU的負(fù)擔(dān)，從而增加能耗。

因而，在測(cè)量能耗時(shí)，通信類(lèi)型和通信組合類(lèi)型必須適用于你的使用目的，這一點(diǎn)非常重要。雖然多數(shù)交換機(jī)在硬件中處理第二層的通信，但是還有一些交換機(jī)在主處理器中處理第三層的某些或所有功能。

有時(shí)候，要想理解正在處理哪一層的通信并不太容易，甚至使人糊涂。關(guān)鍵是要記住，并不是內(nèi)容決定層，而是交換機(jī)功能和設(shè)置決定了其層次。例如，我們可以將第七層的http通信通過(guò)第二層的交換機(jī)，但這臺(tái)交換機(jī)僅能根據(jù)第二層的信息作出決定。因而，其結(jié)果都是相同的，而不管其通信是否包含應(yīng)用程序信息還是除了第二層的地址信息什么也沒(méi)有。

請(qǐng)記住，正因?yàn)槟阋獋鬏斏蠈拥耐ㄐ?，你就不能?jiǎn)單地假定交換機(jī)正在一個(gè)特定水平上處理數(shù)據(jù)，除非你制定了測(cè)試計(jì)劃，并證明你根據(jù)協(xié)議堆棧中特定等級(jí)的內(nèi)容指導(dǎo)了通信。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，我們可以設(shè)計(jì)許多第七層的測(cè)試，指示交換機(jī)根據(jù)所請(qǐng)求的web頁(yè)面將通信發(fā)送給一個(gè)特定端口。這時(shí)，通過(guò)驗(yàn)證服務(wù)器是否收到了“get”請(qǐng)求，測(cè)試人員很容易地就可以證明這種處理過(guò)程是否正在某個(gè)層次上執(zhí)行。