了解路由器关键指标包转发性能

包转发性能（Throughput）也可以称为吞吐量，这里吞吐量，我不讨论三层交换机的交换容量和背板吞吐量，因为三层交换机是交换芯片来处理数据，能实现线速转发，我这里讨论的包转发（吞吐量）是指网络数据从一个以太网口到另一以太网口由CPU处理的转发性能，这代表了路由器CPU和内存的性能（基于x86处理器的软路由也可作为参考）。

MikroTik官方从1518Byte、512Byte和64Byte给出了详细的吞吐量测试数据，在这方面MikroTik路由器和交换机的数据是非常真实的，比很其他一些厂商数据含糊不清要良心许多！这些数据，包括桥接和路由的性能转发测试，还有添加25条策略的转发测试等，但不含nat，因为nat转发和会话数量有很大关系。

通常数据包处理都要经过CPU（路由器或三层交换机也支持由交换芯片处理，这里不做讨论），如当前RB、CCR和CRS等设备采用的是MIPS、PowerPC、Tile和ARM等构架的CPU，基于x86平台的就是大家熟知的Intel和AMD。CPU的处理能力直接决定数据包转发性能，处理数据包就像流水线一样，对每个包进行拆包、重新封装和转发。

数据包的大小决定了处理速度和吞吐量，例如我们在上网时，发送聊天信息、网页浏览、播放视频和下载数据，封装的数据包大小是不一样的。假如一个数据包封装了网页图片是512Byte，CPU每秒能处理10000个，并不能做到比512Byte小一半的256 Byte包每秒就能处理20000个，对于CPU处理数据包有点类似计件式的工作，当然实际情况不是这样，只是做一个类比。下图是一台CCR2004-16G-2S+的吞吐量数据：

一共分了3组数据1518Byte、512Byte和64Byte，每组数据又分为Mbps和Kpps，Mbps大家比较好理解是每秒多少Mbit，Kpps（packet per second）则是，每秒处理多少K的数据包。官方测试包含了bridge桥接转发和Routing路由转发两种，bridge转发下增加了配置25条桥接过滤规则转发，routing路由转发也增加了25条流控规则和25条防火墙过滤规则的转发性能，这样的转发数据更接近用户实际使用的环境。

我们以第一项Bridging none（fast path）为例：每个数据包封装1518Byte，CCR2004能处理31.47Gbps，每秒能转发2591.6k的数据包，如果将数据封装大小调整为64Byte，每秒能处理5.27Gbps，每秒转发9697.9k的数据包，数据包封装越小，转发的数量就越多，对CPU性能要求越高。

举一个例子，假设一个在流水线检验员，检查每个产品的包装是否合格，第一天，产品包装是大箱子，里面有8个小包装，但他只需检查大包装是否合格，无需检查里面的小包装，他一分钟能检查20个大箱包装，出货的数量也多。

第二天，流水线不再用大包装了，都是小包装，那请问他的每分钟的检查数量是否会提高8倍？估计提升2倍都很不错了。

这和我们的路由器处理大包和小包的道理是一样，CPU处理大数据包很轻松，而处理小数据包就很吃力，大包装的数据多，一次就可以转发很多数据，而小包数据少，数量又多，很考验CPU的性能。我们衡量路由器CPU性能一个重要指标是看64byte的小包转发能力，三种封装有不通的衡量：

• 64byte包吞吐量反应了CPU的性能
• 512byte包反应了CPU和内存整体综合性能
• 1518byte包吞吐量反应了内存性能

吞吐量的标准单位是pps（packet per second），在MikroTik给出的Mbps和Kpps数据是可以相互转换的，例如1518Byte的31472Mbps约等于2591.6kpps*1000*1518*8

MikroTik所有吞吐量测试是通过以下方式完成：

• 通过路由器转发测试路由转发
• 精简RouterBOARD设置，仅安装system功能包
• 通过Agilent N2X设备测试

下面图则是近年来，RB、CRS和CCR等产品的对比，注意单位是kpps，每秒转发包

上图可以看到CCR系列的吞吐量性能和RB系列有明显的差距。

以上基于64byte，且是纯桥接转发性能，没有做任何策略的情况下。接下来看看路由转发性能，同时不能只从一组参数入手，把添加策略后的情况纳入看又是如何。

选择路由模式的数据更能体现路由器作为三层IP路由转发性能，这个模式下选择了两种参数：无规则转发和添加25条防火墙规则转发，下图是，64byte的路由模式下转发性能，单位是Mbps，也就是在这个模式下实际的带宽转发流量。

CCR2004-1G-12S+2XS虽然无规则转发性能不如CCR1009-7G-1C-1S+，但在添加25条防火墙规则后的吞吐量性能，反超CCR1009-7G-1C-1S+。CCR2116添加25条防火墙规则后，超过了CCR1036，逼近CCR1072。

同样我们在看看RB和CRS系列：

RB4011在无规则的64byte转发性能超过了RB5009，加入25条防火墙规则后，RB5009反超。

为了更了解设备性能，再来看看512byte综合性能的测试

你敢信这个512byte的综合性能，CCR2004-1G-12S+2XS无规则下干翻了CCR1036-12-4Sr2，直逼CCR1036-8G-2S+EMr2，有25条防火墙规则下差距还是很明显，但和CCR1016-12Gr2差距不大了。CCR2116也不弱，靠着单核CPU性能也顺利超过了CCR1036-8G-2S+EMr2。CCR1xxx系列是Tile 64bit构架处理器，CCR2004是基于ARM 64bit的4核心处理器，也就单核性能已经超过了CCR1xxx系列。规则越多对Tile构架的CCR1xxx性能影响更大，因此在高负载下CCR2004的单核性能更加明显，CCR1xxx系列完全需要Linux内核优化众核心的调度，来解决负载问题。

我个人认为提升64byte包转发性能主要在于CPU的时钟频率，以及多核心CPU的工作数量，但单核性能又决定了对数据包拆包、分析和过滤等性能，因此在CCR1xxx系列在多核心数量体现了小包转发的优势，但受到单核心性能影响，在防火墙过滤规则创建后性能下降很厉害的原因。

又来看看RB和CRS系列

RB5009在512byte无规则情况下，略胜RB4011，在25条防火墙规则几乎是碾压，说明RB5009在综合性能上比RB4011更胜一筹。RB5009使用的是Cortex A72处理器，而RB4011是Cortex A15，两者1.4G频率相同的情况下，包转发性能差不多，但更先进的Cortex A72在处理防火墙规则时性能表现几乎是碾压式的。

hAP ac的综合性能也接近RB750Gr3，CRS317作为一款CRS交换机，在CRS系列里CPU性能也是最好的，仅次于hAP ac。hAP ac2对BR750Gr3在无规则情况下两者差距不大，一旦创建防火墙规则后，hAP ac2是RB750Gr3性能的2.3倍。

对于普通家庭用户，除了RouterOS自带的基本防火墙规则，一般不会创建更多规则，因此选择RB750Gr3和hAP ac2已经足够了，少量功能要求和汇聚的用户hAP ac2也够用，300-400元的RouterOS设备性价比非常高了！

对于多线汇聚和更多功能要求的发烧友，1-2G左右选择RB4011或者RB5009吧，带宽更大的就是CCR系列了，如果CCR性能还是不够，那还是上x86服务器至强系列（但兼容性不敢保证），如果选择虚拟平台的CHR性能释放要欠缺点！

特别说明下：CCR2116和CCR2216两款CPU是相同的，所以处理器转发性能基本相同，区别是采用的交换芯片不同。这两款产品虽然是2022年新品视乎无法超过爷爷款的CCR1072，感觉有点拉垮！其实CCR2116和CCR2216有交换芯片的加持，抛开nat的转发，看纯路由转发完全由交换芯片处理，线速转发！同时支持FastTrack的nat加速，CCR1072完全是由72颗CPU一起干活撑起来的，单核性能完全不如CCR2116和CCR2216的16核心ARMv8（由4个4核心的Cortex-A72处理器组成），相关文章：

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硬件加速 Fasttrack（Nat转发硬件加速）

以上包转发数据来至MikroTik官方。