系统结构范畴下的吞吐量



　　定义：吞吐量是指在单位时间内中央处理器
（CPU）从存储设备读取->处理->存储信息的量。


　　影响吞吐量因素：


　　1、存储设备的存取速度，即从存储器读出数据或数据写入存储器所需时间；


　　2、CPU
性能：1）时钟频率；


　　2）每条指令所花的时钟周期数（即CPI
）；


　　3）指令条数；


　　3、系统结构，如并行处理结构可增大吞吐量。
网络范畴下的吞吐量
　　定义：吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接受的最大速率。

　　相关知识：

　　1、吞吐量的大小主要由防火墙内网卡，及程序算法的效率决定，尤其是程序算法，会使防火墙系统
进行大量运算，通信量大打折扣。因此，大多数防火墙虽号称100M防火墙，由于其算法依靠软件实现，通信量远远没有达到100M,实际只有10M-
20M。纯硬件防火墙，由于采用硬件进行运算，因此吞吐量可以达到线性90-95M,是真正的100M防火墙。

　　2、吞吐量和报文转发率是关系防火墙应用的主要指标，一般采用FDT(Full Duplex Throughput)来衡量，指64字节数据包的全双工吞吐量，该指标既包括吞吐量指标也涵盖了报文转发率指标。

　　3、吞吐量的测试方法是：在测试中以一定速率发送一定数量的帧，并计算待测设备传输的帧，如果发送的帧与接收的帧数量相等，那么就将发送速率提高并重新测试；如果接收帧少于发送帧则降低发送速率重新测试，直至得出最终结果。吞吐量测试结果以比特/秒或字节/秒表示。

　　概念区别：

　　吞吐量与带宽
的区分：吞吐量和带宽是很容易搞混的一个词，两者的单位都是Mbps.先让我们来看两者对应的英语，吞吐量:throughput ; 带宽: Max net bitrate 。当我们讨论通信链路的带宽时，一般是指链路上每秒所能传送的比特数。我们可以说以太网
的
带宽是10Mbps。但是，我们需要区分链路上的可用带宽（带宽）与实际链路中每秒所能传送的比特数（吞吐量）。我们倾向于用“吞吐量”一次来表示一个系
统的测试性能。这样，因为实现受各种低效率因素的影响，所以由一段带宽为10Mbps的链路连接的一对节点可能只达到2Mbps的吞吐量。这样就意味着，
一个主机上的应用能够以2Mbps的速度向另外的一个主机发送数据。
 
 
 

吞吐量
简单的讲，对于P2P系统而言，当主机A到主机B传送一个文件，任何时间瞬间的瞬时吞吐量都是主机B接收到该文件的速率(以bps计算)。如果文件由F比特组成，主机B接收到所有F比特用去T秒，则文件传送的平均吞吐量是F/T bps.
举个例子服务器通过路由器转发给客户端消息


想象比特是流体，而链路是管道，那么吞吐量应该为min{ Rc ,Rs }。如上图所示，当Rc为2Mbps且Rs>Rc，无论Rs有多大，吞吐量都是2Mbps。
比如：你下载一个F=32×10的6次方个比特的文件，服务器具有2Mbps的传输速率，你有一条1Mbps的接入链路，最终的吞吐量还是1，传输该文件所需的时间是32秒。


同理，当有n个路由器的时候，吞吐量为min{R1,R2,···,Rn,Rn+1}
我们今天因特网对吞吐量的限制因素通常是接入网。
比如10个服务器和10个客户端与某计算机网络核心相连，同时发生10个下载，假定这10个下载是网络中当时的唯一流量，核心中有一条所有10个下载都要通过的链路，该链路的传输速率表示为R。



一般情况下R比Rs和Rc的速度大很多，所以吞吐量其实仍然是min{Rs,Rc}

如果R和Rs（服务器传输速率）、Rc（接入网传输速率）差不多会出现怎么样的情况呢？


以两个为例，两个下载会平等划分它的传输速率，这时候每个下载的瓶颈不再位于接入网中，而是位于核心中的共享链路了，该瓶颈仅能为每个下载提供1.5Mbps的吞吐量，因此每个下载的端到端吞吐量现在减少到500kps.

一、系统吞吐量的定义
	系统吞吐量指的是系统在单位时间内可处理的事务的数量，是用于衡量系统性能的重要指标。例如，在网络领域，某网络的系统吞吐量指的是单位时间内通过该网络成功传递的消息包数量，通常可以使用bps（bits per second）来表示。对联机交易系统来说，系统吞吐量指的是单位时间内成功处理交易请求并响应的数量。
二、影响系统吞吐量的因素
	 影响系统吞吐量的因素很多，包括并发数和系统资源（CPU、内存、系统IO操作、外部接口）等，系统资源等这些因素可以用平均响应时间指标来衡量，因此，系统吞吐量可以表示为：
	系统吞吐量TPS = f(并发数，平均响应时间)。
	1、平均响应时间
	对请求作出响应所需要的时间，包括：
	网络传输时间：N1+N2+N3+N4
	应用服务器处理时间：A1+A3
	数据库服务器处理时间：A2
	响应时间=N1+N2+N3+N4+A1+A3+A2
	2、并发用户数
	平均并发用户数的计算：C=nL / T，其中C是平均的并发用户数，n是平均每天访问用户数（login session），L是一天内用户从登录到退出的平均时间（login session的平均时间），T是考察时间长度（一天内多长时间有用户使用系统）
	并发用户数峰值计算：C^ 约等于C + 3*根号C，其中C^是并发用户峰值，C是平均并发用户数，该公式遵循泊松分布理论。
	在系统资源足够的情况下，当并发数逐渐增大时，系统吞吐量随之增大，但当系统资源使用率达到峰值时，若并发数继续增大，使得系统超负荷运行，则会因上下文切换、内存等造成系统性能下降，系统吞吐量减小。
	系统吞吐量与并发数、系统资源使用率、平均响应时间的关系可用下图表示：
	

	

一.概念

网络中的数据是由一个个数据包组成，防火墙对每个数据包的处理要耗费资源。吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接受的最大速率。

1.作用地位

网络吞吐量测试是网络维护和故障查找中最重要的手段之一，尤其是在分析与网络性能相关的问题时吞吐量的测试是必备的测试手段。 作为验证和测试网络带宽最常用的技术就是吞吐量测试。

 

二.测试方法与思想

吞吐量的测试需要由被测试链路的双端进行端对端的测试，对于企业的网管和维护工程师来说在进行端对端的测试中是不需要了解或测试物理网络的，由于 IP是承载应用业务的网络互联平台，这样的端对端链路测试中的物理网络可以是无线网络、路由环境、透明网络甚至是非对称的网络（如 xDSL和Cable Modem）。

1 测量手段-----分为软件与硬件设备

端对端测试有很多的测试手段和方法，主要分起来有两类：

1.基于PC软件的测试，

2.是使用专门的测试仪器进行的测试手段。

通常对于流量比较大的（如：大于30Mbps以上）测试主要是使用测试仪器进行的，这是因为测试仪器不象基于PC的测试软件那样要受到操作系统、网卡、设备驱动和配置等诸多方面的影响，测试仪能提供稳定、独立和可重复性的测试结果。

 

2 主要测量思想：如何计算吞吐量

1.一种是在测试中以一定速率发送一定数量的帧，并计算待测设备传输的帧，如果发送的帧与接收的帧数量相等，那么就将发送速率提高并重新测试；如果接收帧少于发送帧则降低发送速率重新测试，直至得出最终结果。吞吐量测试结果以bit/s或byte/s表示。

2. 另外一种典型的吞吐量测试方法是从网络的一个设备向另一个设备发送流量并且确定一个速率和发送时间间隔，而接收端的设备计算接收到的测试帧，测试结束时系统计算接收率――即吞吐速率。这种测试也被称作端到端网络性能测试，它被广泛地应用在局域网内、局域网间和通过广域网互联的网络测试环境中。

具体过程

最简单（也是最常用和有效）的吞吐量测试方法就是将测试接入点选在链路两端的以太网网络上的测试方法。测试时在发送端指定发送速度，在接收器上计算收到的帧的速度。吞吐量是接收器收到的好帧数量/时间，测试通过改变帧长度，重复以上测试得到不同速率下的测试结果。（注：可以反复进行测试，来确定在不同的传输速度时的吞吐量）

有一点需要强调的是，在维护一个运行中的网络时，吞吐量测试是必须在线进行的，即不能中断现有的网络业务和网络连接，测试过程中有其它的网络流量存在。这种情况下的测试结果对于评估现有业务上的网络能力，计划增加网络站点和扩充网络应用的评估是非常有意义的。

注意：

测试结果以比特/秒(bps)或字节/秒表示采用FDT（全双工吞吐量）

 

三.吞吐量与带宽的区分

两者的单位均为Mbps,但是所表示的含义并不相同

1.吞吐量（throughput）

实际链路中每秒所能够传送的比特数

 

2.带宽（Max net bitrate）

一般是指链路上每秒所能够传送的比特数，取决于链路的时钟速率和信道的编码在计算机网络中又称为线速。

假设以太网的带宽是10Mbps,也就是表示这个链路最大可以承载10Mbps的流量，但是实际中由于各种效率因素的影响，真正能够传送的只有2Mbps(吞吐量)。也就是表示一个主机上的应用只能够以2Mbps的速度向另外一个主机发送数据。