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。
- 测试环境设备
- FPGA芯片Altera Stratix V 5SGXEA7N2F45C2；
- FPGA HOST主机：HP ProLiant DL360 服务器
E5-2609v4 (1.7GHz/8核/20MB/85W/8线程)，64G内存
- FPGA HOST操作系统：CentOS6.5 ；
- 万兆网卡：SolarFlare SFN7122
- 万兆交换机：华为（Huawei）S5700-28X-LI-24S-AC ；
- 网络损伤仪：HoloWan万兆网络损伤仪；
- 测试服务器：同2；
- 测试PC：DELL OptiPlex 7040，i7双核，8G内存；
- 性能测试软件：iperf3.0
- IGMP流量播放软件：vlc-2.2.6.0
- 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 |
- 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 |
- 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；
- 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
- 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
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