ネットワークスイッチのスループットを調査せよ【前編】：計る測る量るスペック調査隊（2/3 ページ）

[有地博幸、渡邊義康ほか（東陽テクニカ），ITmedia]

ネットワーク機器の基本性能を測る

　ネットワーク機器の性能を表す指標の中で、最も一般的なものがスループットだろう。スループットの測定方法はRFC 2544*「Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices」で定められている。

　RFC 2544で規定されている測定手法自体は非常に簡単であるが、デバイスそのものが持つフレーム転送の基本能力を見極めることができるため、非常に重要な試験といえよう。ここで測定できるその基本能力が、インターネット上のすべての上位アプリケーション（音声や画像など）に大きく影響を及ぼすといっても過言ではない。

　なお、RFC 2544はその前身であるRFC 1944を改定したものであり、RFC 1944も含めると10年も前に規格化された測定手法である。しかし、それがいまもなお基本性能を測る指標となっている点からも、この試験がどれほど重要であるかがうかがえる。

　まずはこのRFC 2544テストにより、現在における一般的なL3スイッチの基本的な性能を調べてみよう。

RFC 2544テストによるベンチマーク

　RFC 2544ではスイッチやルータなど、ネットワークを構成する装置について、表1の性能を測定する方法が詳細に規定されている。その中で、今回はスループットとレイテンシについて測定を行った。この2つは機器が正常動作している場合の処理能力を表すものであり、機器の基本的な性能を表している。

対象	説明
スループット	対象機器の最大転送能力
レイテンシ	フレームが機器に入力されてから出力されるまでの時間
フレーム損失率	スループットを超えた状況での転送能力
連続フレーム	連続してフレームが入力された場合に正しく処理できる限界フレーム数
システム回復	過負荷状態からの復帰に必要な時間
リセット	対象機器がハードウェア／ソフトウェアリセットされてから復帰するまでの時間

表1　RFC 2544中で規定されている性能測定対象

　なお、RFC 2544では64、128、256、512、1024、1280、1518バイトという7つのフレームサイズでそれぞれ試験を行うことを推奨しているが、今回の試験では最小の64、最大の1518、中間の512バイトという3つのフレームサイズで試験を行った。

スループット試験

　対象機器に入力されたフレームをロスなく転送できる最大レート（スループット）を求める試験である。あるレートでフレームを入力してロスなく転送できた場合はレートを上げ、ロスが発生した場合はレートを下げて試験を行い、二分探索アルゴリズムによってロスのない最大レートを測定する（図1）。

図1　RFC 2544に基づくスループット試験

　テスト対象ポートは24ポートすべてを対象とし、通信速度は100Mbps（100BASE-TX）、1回の試行時間は60秒で、3回の試行の平均を測定結果とした。フレーム長は前述のとおり64／512／1518バイトの3通りを使用している。

測定結果

　表2が試験対象L3スイッチ3台のスループット試験結果である。3台とも、24ポートすべてにおいて理論上のスループット*を問題なく示した。このクラスのボックス型スイッチは、フレーム転送をハードウェア処理で行っているため、十分な転送能力を有していることが試験によって実証できた。

フレームサイズ	理論値	CentreCOM 8624EL	SF-4024FL	Apresia 3124GT
64バイト	148809.5	148809.5	148809.5	148809.5
512バイト	23496.23	23496.23	23496.23	23496.23
1518バイト	8127.433	8127.433	8127.433	8127.433

表2　スループット試験結果

このページで出てきた専門用語

RFC 2544

RFCとはインターネットに関する各種技術的情報のこと。インターネット上のさまざまなプロトコルなどが記述されている。RFC 2544ならば、その2544番目。

理論上のスループット

理論上の最大レートのこと。イーサネットの通信速度100Mbpbpsを、フレームサイズ＋プリアンプル（フレームの前につけられるヘッダ情報）64ビッビット＋フレームギャップ（フレーム間隔）96ビッビットで割ったもの1秒間に最大で送信できるフレーム数、つまり理論上のスループットとなる。