交换机背板带宽的计算方法

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时间:2018-07-09

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1、交换机背板带宽的计算方法交换机的背板带宽,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。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力,单位为Gbps,也叫交换带宽,一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交换机的背板带宽越高,所能处理数据的能力就越强,但同时设计成本也会越高。  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

2、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。  但是,我们如何去考察一个交换机的背板带宽

3、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:1、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。2、满配置吞吐量(Mpps)=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

4、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(176x1.488Mpps=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,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,并且意义不是很大。交换机的背版速率一般是:

5、Mbps,指的是第二层,对于三层以上的交换才采用Mpps。一般来讲,计算方法如下:1)线速的背板带宽考察交换机上所有端口能提供的总带宽。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≤标称背板带宽,那么在背板带宽上是线速的。2)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,那么交换机在做第二层交换的时候可以做到线速。3)第三层包转发线速第三层包转发率=千兆端口数量

6、×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,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

7、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。*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468Mp

8、pS。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

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