xnetoe toe（tcp offload engine）测试方案与结果

        本文介绍了X1702-TUALL产品TCP/UDP等功能在不同网络条件下的性能测试方法和测试结果，由于测试环境不同包括测试设备，网络状况等，可能会得到不同的测试结果，存在一定的误差范围。

        X1702-TUALL是一款专业的网络处理器IPcore，完全卸载TCP/UDP/ARP/ICMP/ IGMP/IP/MAC等功能，可应用于网络存储，音视频等终端数据传输，为其提供高带宽，低延迟，高质量的网络数据传输，也可以应用于高频交易（HFT）等金融领域，提供超低延时网络接入以及TCP协议栈处理等，同时，可以完全释放因为TCP/IP所耗用的CPU资源，可替换的MAC接口可以适用于当前常见的10M/100M/1G/10G/40G等以太网接口，根据具体FPGA/ASIC，定制开发可支持256最大TCP/UDP连接数。

         

         X1702-TUALL模块化的设计方式使得各协议栈功能模块非常独立，系统结构如下图2-1所示：

图2-1 系统集成结构图

        如图2-1所示系统集成结构图所示，X1702-TUALL在网络侧提供了XGMII接口用于外接万兆PHY，在用户测试提供了标准的buffer接口，根据用户的系统架构不同可以对接不同的总线系统，图中案例中使用的ARM AMBA BUS，在数据接口和配置接口均使用的AXI+DMA来搬移数据，同样，用户也可以根据需要选择PCIe或者存储接口等。

1. 1. 测试环境设备
2. FPGA芯片Altera Stratix V 5SGXEA7N2F45C2；
3. FPGA HOST主机：HP ProLiant DL360 服务器

                                E5-2609v4 (1.7GHz/8核/20MB/85W/8线程)，64G内存

1. FPGA HOST操作系统：CentOS6.5 ；
2. 万兆网卡：SolarFlare SFN7122
3. 万兆交换机：华为（Huawei）S5700-28X-LI-24S-AC ；
4. 网络损伤仪：HoloWan万兆网络损伤仪；
5. 测试服务器：同2；
6. 测试PC：DELL OptiPlex 7040，i7双核，8G内存；
7. 性能测试软件：iperf3.0
8. IGMP流量播放软件：vlc-2.2.6.0

1. 1. 1. 标准网卡对接性能测试

1）发包数据源：TxGen，自建Verilog发包测试模块；

2）接收测试程序：epoll.c（socket测试统计程序）；

3）测试输入因子：1、发包报文长度，报文长度范围1-1460；

                                  2、网络延时，由网络损伤仪添加，范围为0~100ms；

                                  3、网络丢包率，由网络损伤仪添加，范围为0~5%；

                                  4、网络乱序率，由网络损伤仪添加，范围为0~5%

4）测试输出结果：1、吞吐量；

2、系统往返延时（注：此延时包含交换机两次转发延时+网卡收发延时+网络协议栈

延时等）；

                             5）测试统计结果

                                  

测试包长	网络延时	丢包率	乱序率	吞吐量
64Byte	0	0	0	618Mbps
	1ms	0	0	58.2Mbps
	0	1%	0	314Mbps
	0	0	1%	595Mbps
512Byte	0	0	0	8.2Gbps
	1ms	0	0	61.2Mbps
	0	1%	0	2.9Gbps
	0	0	1%	3.9Gbps
1460Byte	0	0	0	9.1Gbps
	1ms	0	0	62Mbps
	0	1%	0	3.7Gbps
	0	0	1%	7.2Gbps

 

 

1. 1. 1. B2B对接性能测试

1）发包数据源：TxGen，自建Verilog发包测试模块；

2）接收测试程序：RxStat，自建Verilog收包统计模块；

3）测试输入因子：1、发包报文长度，报文长度范围1-1460；

                                  2、网络延时，由网络损伤仪添加，范围为0~100ms；

                                  3、网络丢表率，由网络损伤仪添加，范围为0~5%；

                                  4、网络乱序率，由网络损伤仪添加，范围为0~5%

4）测试输出结果：1、吞吐量；

2、系统往返延时；（注：此延时包含交换机两次转发延时+2次XOE的收发延时）；

 

                             5）测试统计结果

                                  

测试包长	网络延时	丢包率	乱序率	吞吐量
64Byte	0	0	0	2.4Gbps
	1ms	0	0	61.5Mbps
	0	1%	0	1.8Gbps
	0	0	1%	2.2Gbps
512Byte	0	0	0	8.6Gbps
	1ms	0	0	62Mbps
	0	1%	0	4.9Gbps
	0	0	1%	6.9Gbps
1460Byte	0	0	0	9.4Gbps
	1ms	0	0	62Mbps
	0	1%	0	5.7Gbps
	0	0	1%	8.2Gbps

 

1. 1. 1. TCP发送延时测试

发送方向的TCP协议处理排除包长因素后的延时是固定延时，具体延时如图4-1所示，报文TCP协议处理延时值为172.8ns；

1. 1. 1. 标准网卡对接性能测试

1）发包数据源：iperf

2）接收测试程序：RxStat；

3）测试输入因子：1、发包报文长度，报文长度范围64-1460；

                                  2、网络延时，由网络损伤仪添加，范围为0~100ms；

                                  3、网络丢表率，由网络损伤仪添加，范围为0~5%；

                                  4、网络乱序率，由网络损伤仪添加，范围为0~5%

4）测试输出结果：1、吞吐量；

2、系统往返延时；

                             5）测试统计结果

                                   

测试包长	网络延时	丢包率	乱序率	吞吐量
64Byte	0	0	0	715Mbps
	1ms	0	0	57.6Mbps
	0	1%	0	261Mbps
	0	0	1%	296Mbps
512Byte	0	0	0	8.4Gbps
	1ms	0	0	61.6Mbps
	0	1%	0	4.6Gbps
	0	0	1%	7.1Gbps
1460Byte	0	0	0	9.2Gbps
	1ms	0	0	62.2Mbps
	0	1%	0	4.8Gbps
	0	0	1%	7.7Gbps

图4-1 TCP发送协议处理延时

1. 1. 1. CP接收延时测试

接收方向的TCP协议处理的延时是固定延时，具体延时如图4-2所示，延时值为140.8ns；

图4-2 TCP接收协议处理延时