ギガビットネットワークに対応する ネットワークべンチマークテスト機の試作と ギガビットルータの性能評価 麗澤大学 国際経済学部 ・ 国際産業情報学科 大塚ゼミ所属 郭強 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 目次 • Gigabit Ethernet • 本研究の概要 • 測定実験 – – – – – – 既存技術による予備的実験 64bitPCIバス機による評価 測定試作機の評価 最適Send Message Size測定実験 UDP_STREAMの測定 Gigabitスイッチングルータの性能測定 • 考察 • まとめ • 参考文献 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union Gigabit Ethernet • Gigabit Ethernetとは、通信速度を1Gbpsに高 めた高速なEthernetの規格である。 • 1996年に、IEEE802.3abの規格に規定された。 • これからのネットワークニーズに応じて、 Gigabit規格の技術の開発が着々と進み、 広 い範囲で普及される。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 本研究の概要 • Gigabitネットワークパフォーマンスを測定可能な テストマシンの試作 • Gigabit規格のインタフェース – PCIバス幅 – デバイスドライバ • UTPケーブルへの対応 – 1000BASE-T UTPクロスケーブル • FreeBSD環境 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 測定実験 • • • • • • 既存技術による予備的実験（Ⅰ） 64bit PCI バス機による評価（Ⅱ） 測定試作機による評価（Ⅲ） 最適Send Message Sizeの測定（Ⅳ） UDP_STREAMの測定（Ⅴ） Gigabitスイッチングルータの性能測定（Ⅵ） Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 既存技術による予備的実験（Ⅰ） • 目的： – 64bit PCIバスを持つGigabitネットワークインタ フェースを用い、32bitPCIバススロットの実験 機でのパフォーマンス測定。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 実験環境（Ⅰ） • 装置（A1、A2） CPU Intel® Celeron® Processor 900MHz マザーボード SiS630ST、PCI32bit/33MHz HD IDE 40GB ( 7200rpm ) NIC Intel® pro/1000-T Gigabit Network Card HUB 100/1000BASE-TスイッチングHUB メディア 自作1000BASE-T UTPクロスケーブル Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 1000BASE-T UTPクロスケーブル 白橙 橙 白緑 白緑 緑 白橙 白橙 橙 白緑 青 白青 緑 青 白青 橙 白茶 茶 青 白青 緑 白茶 茶 10/100BASE-T 白緑 緑 白橙 白茶 茶 橙 青 白青 白茶 茶 1000BASE-T Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 実験方法（Ⅰ） • 直接通信測定とHUB中継測定 32bit PCI bus 32bit PCI bus A1 A2 1000BASE-T UTP クロス 32bit PCI bus 32bit PCI bus A1 A2 Gigabit HUB Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union wxとemデバイスドライバ • wxはFreeBSDのGigabitネットワークイン タフェースのデフォルトデバイスドライバで ある。 • emはwxの拡張デバイスドライバとして、 Gigabitネットワークインタフェースに対応し ている。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 結果（Ⅰ） wxドライバとemドライバでの比較 ｗｘ em Mbps 300 250 200 150 100 50 0 A1→A2 A2→A1 A1→HUB→A2 A2→HUB→A1 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 64bit PCIバス機の評価（Ⅱ） • 目的： – 64bit PCIバスの測定実験機でのデータ転送 パフォーマンスを測定する。 – UTPケーブルと光ファイバでのデータ転送パ フォーマンスの違いを考察する。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 実験環境（Ⅱ） • 装置（B1、B2） CPU マザーボード HD NIC HUB メディア Intel® PentiumⅡProcessor 400MHz Intel® PCIbus64bit/66MHz B1→36G、B2→13G Intel® pro/1000-T Gigabit Network Card Intel® pro/1000-F Gigabit Network Card 100/1000BASE-TスイッチングHUB 光ファイバ 自作1000BASE-T UTPクロスケーブル Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 実験方法（Ⅱ） •UTPケーブルによる直接通信とHUB中継通信 •光ファイバによる直接通信 64bit PCI bus 64bit PCI bus 64bit PCI bus B1 B2 64bit PCI bus B1 B2 1000BASE-T UTP クロス Gigabit HUB 64bit PCI bus 64bit PCI bus B1 B2 1000BASE-SX光ファイバ Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 結果（Ⅱ） TYPE-BのUTPケーブルと光ファイバの転送速度の比較 Mbps 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 B1→B2（em） B2→B1(em） Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union UTP 光 HUB中継 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 測定試作機による評価（Ⅲ） • 目的： – これまでの実験で得た経験を用いて、Gigabit パフォーマンスを測定できるNetperf測定機を 構築し、その測定機の性能を評価する。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 実験環境（Ⅲ） • 装置（C1、C2） CPU マザーボード HD メモリ 電源 NIC HUB メディア Intel® Xeon2.4GHz リオワークス PUCRA 7200回転60G Intel® PC2100 ECC Registered リオワークス460W Zippy Intel® pro/1000-T Gigabit Network Card Intel® pro/1000-F Gigabit Network Card 100/1000BASE-TスイッチングHUB 光ファイバ 自作1000BASE-T UTPクロスケーブル Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 実験方法（Ⅲ） 1000NIC(T) 1000NIC(T) 1000BASE HUB UTPケーブルでの HUB中継測定 1000BASE-T 1000NIC(SX) 1000NIC(SX) 光ファイバでの HUB中継測定 1000BASE HUB 1000BASE-SX Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 結果（Ⅲ） Mbps UTPケーブルと光ファイバの転送結果比較 （Netperf実験機、HUB中継） 700 600 500 400 300 200 100 0 C1→C2 C2→C1 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union UTPケーブル 光ファイバ 最適Send Message Size 測定実験（Ⅳ） TCP_STREAMのSend Message Size別のスループット （Netperf実験機） Mbps 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 896.48 80896 79872 78848 77824 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 76800 75776 74752 73728 72704 71680 70656 69632 68608 67584 66560 65536 49152 32768 16384 8192 4096 2048 1024 512 Send Massage Size (bytes) Send Message Size 77824bytesでの TCP_STREAM測定（Ⅳ） • 結果 C1→HUB→C2（T) C2→HUB→C1（T） C1→HUB→C2（SX) C2→HUB→C1（SX） 転送速度 標準偏差 907.14 0.86 907.93 0.65 896.05 0.65 895.94 0.54 • 考察：UTPケーブルでは907Mbpsの転送速度に 対し、光ファイバの転送速度は896Mbpsである。 測定機は900Mbpsのパフォーマンスを測定でき るといえる。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 結果一覧 UTPケーブルでの転送Throughput値一覧 Mbps 1000 907.93 900 800 700 643.29 600 500 404.86 400 263.62 300 200 169.37 100 0 TYPE-A(wx) TYPE-A(em) TYPE-B(em) TYPE-C Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union TYPE-C(mod) UDP_STREAMの測定（Ⅴ） • UDPとは、IPパケットをそのままアプリケー ションから使えるようにしただけのプロトコ ルである。TCP/IPよりは、処理簡単であり、 高速の特徴を持っている。 • この実験では、UTPケーブルと光ファイバ を用いて、HUB中継でのNetperf実験機の UDP_STREAMの測定を行った。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 結果（Ⅴ） UTPケーブルと光ファイバでのUDP_STREAM Mbps 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 C1→HUB→C2 C2→HUB→C1 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union UTP 光 スイッチングルータの性能測定（Ⅵ） • この実験では、Netperf測定機の実用を目 的にして、30kmの光ファイバ（麗澤大学か ら東葛テクノプラザまでの間）とGigabit対 応のスイッチングルータを用いて、 TCP_STREAM及びUDP_STREAMの測定を 行った。 • 2003年1月20日12時測定開始。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union GeoStreamR920 FNC 測定1 4011-15 メディアコンバータ 概 要 図 （Ⅵ ） 東葛テクノプラザ スイッチングルータ 光ファイバ（30Km） GeoStreamR920 FNC 測定1 4011-15 メディアコンバータ 麗澤大学情報システ ムセンター 測定2 測定2 スイッチングルータ Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 結果（Ⅵ） 測定1：長距離ルータ2次中継測定 速度(Mbps) 標準偏差 TCP_STREAM 643.94 3.57 UDP_STREAM 908.83 3.56 転送率 100% 測定2：ルータ性能測定 速度(Mbps) 標準偏差 TCP_STREAM 832.47 0.77 UDP_STREAM 910.74 4.25 転送率 100% Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 考察1（実験1結果による） • Gigabitのインターフェースを32bitPCIバス のデスクトップマシンに挿すと、100Mbps 以上のパフォーマンスを得られるが、安定 性が低い。200Mbps前後が、限界値となり ます。 • emデバイスドライバはｗｘより優れれいる。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 考察2（実験2の結果による） • Gigabit帯域のパフォーマンスを得るため に、まず64bit PCIバスが対応される環境 でなければならない。従って、高性能の CPUが必要となる。 • Gigabit通信では、1000BASE-Tクロス UTPケーブルが必要となる。 • UTPケーブルと光ファイバでの転送パ フォーマンスの差はほぼない。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 考察3（実験3の結果による） • タイプCのマシンでは、TCPレベルでも、 UDPレベルでも、900Mbps前後のパ フォーマンスを得たことによって、Gigabit のパフォーマンスの測定は可能である。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 考察（FTP） • 転送対象ファイルサイズは4 Gbyte、MTU サイズは1500bytesであり、200Mbps前後 の転送速度しか得られなかった。 • ハードディスクI/Oがボトルネックがある。 • FTPプロトコル自体の転送処理手順に制 限されることがある。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union まとめ • 一連の実験に通して、Gigabit機器を構成 するための基本データを得た。 • GigabitパフォーマンスNetperf測定機を構 築した。 • Netperf測定機を用いて、既存のGigabitス イッチルータの性能測定ができた。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union 参考文献 [1]Joseph B. Evans / Tim Buller (the University of Kansas 7/2001) – 「Gigabit Ethernet Performance Experiments」 [2]遠藤 麻里子（麗澤大学・2002卒） – 「学校ネットワークの現状ーー校内LAN分割に 用いるローカルルータの性能評価」 [3]Netperf Benchmark – http://www.netperf.orf/netperf/NetperfPage. html Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union ご清聴ありがとうございました。 Non-Profit-Organization Kashiwa Internet Union
© Copyright 2024 ExpyDoc
![No.582 2015年6月号 [PDF 10.7MB]](http://s1.expydoc.com/store/data/005782810_1-e0a4130dc19bb5f7d2bc6daff0342385-250x500.png)
