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解析交换机背板带宽以及端口速率的计算
发布时间:2017-06-30 15:50:02    来源:长城宽带    点击:

    解析交换机背板带宽以及端口速率的计算,使用交换机背板带宽时,经常出现交换机背板带宽等问题,还有线速的交换机背板带宽问题以及相关知识,这里将介绍交换机背板带宽所涉及到的很多问题的解决方法。

    我们都知道,交换机背板带宽总的数据交换能力的标志,单位为Gbps,也就是俗称交换带宽,一般交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交换机背板带宽越高,所能处理数据的能力就越强,当然设计成本也会增高。一般来讲,交换机背板带宽计算方法如下:◆线速的交换机背板带宽交换机背板带宽。计算公式为端口数*相应端口速率*2(全双工模式)如果总带宽标交换机背板带宽,那么在背板带宽上是线速的。◆第二层包转发线速第二层包转发率=千兆端口数量1.488Mpps+百兆端口数量*0.1488Mpps+其余类型端口数*相应计算方法,如果这个速率能标称二层包转发速率,那么交换机背板带宽在做第二层交换的时候可以做到线速。◆第三层包转发线速第三层包转发率=千兆端口数量1.488Mpps+百兆端口数量*0.1488Mpps+其余类型端口数*相应计算方法,如果这个速率能标称三层包转发速率,那么交换机背板带宽在做第三层交换的时候可以做到线速。那么,1.488Mpps是怎么得到的呢?包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包(最小包)的个数作为计算基准的。对于千兆以太网来说,交换机背板带宽计算方法如下:1,000, 000,000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 交换机背板带宽说明:当以太网帧为64byte时,需考虑8byte的帧头和12byte的帧间隙的固定开销。故一个线速的千兆以太网端口在转发64byte包时的包转发率为1.488Mpps。

    快速以太网的统速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一,为148.8kpps。◆对于万兆以太网,一个线速端口的包转发率为14.88Mpps。◆对于千兆以太网,一个线速端口的包转发率为1.488Mpps。◆对于快速以太网,一个线速端口的包转发率为0.1488Mpps。◆对于OC-12的POS端口,一个线速端口的包转发率为1.17Mpps。◆对于OC-48的POS端口,一个线速端口的包转发率为4.68MppS。所以说,如果能满足上面三个条件,那么我们就说这款交换机真正做到了线性无阻塞,背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。目前交换机的内部结构主要有以下几种:一是共享内存结构,这种结构依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接,由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的内存带宽、很高的管理费用,尤其是随着交换机端口的增加,中央内存的价格会很高,因而交换机内核成为性能实现的瓶颈;二是交叉总线结构,它可在端口间建立直接的点对点连接,这对于单点传输性能很好,但不适合多点传输;三是混合交叉总线结构,这是一种混合交叉总线实现方式,它的设计思路是,将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵,中间通过一条高性能的总线连接。其优点是减少了交叉总线数,降低了成本,减少了总线争用;但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。如何考察交换机背板带宽是否够用背板带宽,是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。

    一台交换机背板带宽越高,所能处理数据的能力就越强,但同时设计成本也会上去。但是,我们如何去考察一个交换机背板带宽是否够用呢?显然,通过估算的方法是没有用的,我认为应该从两个方面来考虑:所有端口容量X端口数量之和的2倍应该小于背板带宽,可实现全双工无阻塞交换,证明交换机具有发挥最大数据交换性能的条件。满配置吞吐量(Mbps)=满配置GE端口数1.488Mpps其中1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。例如,一台最多可以提供64个千兆端口的交换机,其满配置吞吐量应达到 64 1.488Mpps = 95.2Mpps,才能够确保在所有端口均线速工作时,提供无阻塞的包交换。如果一台交换机最多能够提供176个千兆端口,而宣称的吞吐量为不到261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8),那么用户有理由认为该交换机采用的是有阻塞的结构设计。一般是两者都满足的交换机才是合格的交换机。背板相对大,吞吐量相对小的交换机,除了保留了升级扩展的能力外就是软件效率/专用芯片电路设计有问题;背板相对小。吞吐量相对大的交换机,整体性能比较高。不过背板带宽是可以相信厂家的宣传的,可吞吐量是无法相信厂家的宣传的,因为后者是个设计值,测试很困难的并且意义不是很大。交换机的背版速率一般是:Mbps,指的是第二层,对于三层以上的交换才采用Mpps端口速率计算以太网传输最小包长就是64字节、POS口是40字节。包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包(最小包)的个数作为计算基准的。对于千兆以太网来说,计算方法如下:1,000,000,000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 说明:当以太网帧为64byte时,需考虑8byte的帧头和12byte的帧间隙的固定开销。故一个线速的千兆以太网端口在转发64byte包时的包转发率为1.488Mpps。快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一,为148.8kpps。488Mpps。快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一,为148.8kpps。

    端口总速率在以太网中,每个帧头都要加上了8个字节的前导符,前导符的作用在于告诉监听设备数据将要到来。然后,以太网中的每个帧之间都要有帧间隙,即每发完一个帧之后要等待一段时间再发另外一个帧,在以太网标准中规定最小是12个字节,然而帧间隙在实际应用中有可能会比12个字节要大,在这里我用了最小值。每个帧都要有20个字节的固定开销,现在我们再来算一下交换机单个端口的实际吞吐量:100Mbps,通过这个公式不难看出,真正的数据交换量占到64/84=76%,交换机端口链路的线速数据吞吐量实际上只有76Mbps,另外一部分被用来处理了额外的开销,这两者加起来才是标准的百兆或者千兆。

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