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1、背板帶寬 背板帶寬，是指交換機(jī)接口處理器或接口卡，和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力。背板帶寬是模塊化交換機(jī)上的概念，固定端口交換機(jī)不存在這個(gè)概念，固定端口交換機(jī)的背板容量和交換容量大小是相等的。 交換機(jī)背板速率單位一般為Mbps，指的是二層，對(duì)于三層以上交換才采用Mpps 2、交換容量 交換容量，指內(nèi)核CPU與總線的傳輸容量，一般比背板帶寬小 低端交換采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，交換容量＝緩存位寬*緩存總線頻率=96*133=12.8Gbps 高端交換機(jī)，交換容量＝2*（n*100Mbps+m*1000Mbps）（n：表示交換機(jī)有n個(gè)100M端口，m：表示交換機(jī)有m個(gè)1000M端口）， 3、包轉(zhuǎn)發(fā)率 包轉(zhuǎn)發(fā)率，以能夠處理最小包長(zhǎng)來(lái)衡量，對(duì)于以太網(wǎng)最小包為64byte，加上幀開(kāi)銷20byte。因此最小包為84byte。 計(jì)算方法： 對(duì)于一個(gè)全雙工千兆接口達(dá)到線速時(shí)要求：包轉(zhuǎn)發(fā)率=1000Mbps/（84*8）=1.488Mpps。 同理，求得： 萬(wàn)兆以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps 百兆以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps OC-12的POS端口，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.17Mpps OC-48的POS端口，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為468Mpps 4、線速轉(zhuǎn)發(fā) 線速轉(zhuǎn)發(fā)，即線性無(wú)阻塞傳輸。需要滿足以下兩個(gè)條件： A、交換機(jī)背板帶寬>=交換容量，可實(shí)現(xiàn)全雙工無(wú)阻塞交換，證明交換機(jī)具有發(fā)揮最大數(shù)據(jù)交換性能的條件。 B、交換機(jī)最大吞吐量>=端口數(shù)量*端口包轉(zhuǎn)發(fā)率 如：一臺(tái)64個(gè)千兆端口的交換機(jī)，其最大吞吐量應(yīng)達(dá)到64*1.488Mpps=95.2Mpps，才能保證所有端口線速工作時(shí)，提供無(wú)阻塞的包交換。 PS：pps=packet/s 幀開(kāi)銷20字節(jié)（8 byte的前導(dǎo)字節(jié)+12 byte的幀間 間隙） 評(píng)價(jià)交換機(jī)，包轉(zhuǎn)發(fā)量和交換容量要指標(biāo) —————————————————————————————————————— 包轉(zhuǎn)發(fā)率的計(jì)算－實(shí)例說(shuō)明 100Mbit/s的以太網(wǎng)絡(luò)，100M換算成byte則是100/8=12.5M byte/s，換算出來(lái)就是12500000bytes。 因?yàn)樵谝蕴W(wǎng)的數(shù)據(jù)包中，最小的數(shù)據(jù)包的大小是64byte/s，加上8個(gè)byte的前導(dǎo)字節(jié)以及12個(gè)byte幀間間隙，合計(jì)就是84byte。 那么用12500000/84=148809，所以就可以得到在100M吞吐量單向環(huán)境下的每秒最大的包轉(zhuǎn)發(fā)個(gè)數(shù)148809，換算成k即為148.8k pps，也就是0.1488M pps。 0.1488M pps這個(gè)包轉(zhuǎn)發(fā)率是100M的網(wǎng)絡(luò)而言，那么1000M的網(wǎng)絡(luò)，算出來(lái)的包轉(zhuǎn)發(fā)率就應(yīng)是1.488Mpps，對(duì)于10G網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的是14.88Mpps。 下面，我按這個(gè)數(shù)值來(lái)驗(yàn)證一下H3C的交換機(jī)在其網(wǎng)站上公布的數(shù)據(jù)，是否滿足全端口“線速轉(zhuǎn)發(fā)”。 1）設(shè)備：H3C S3600-28P-EI 公布包轉(zhuǎn)發(fā)率：9.6Mpps 接口：24個(gè)10/100Base-TX以太網(wǎng)端口，4個(gè)1000Base-X SFP千兆以太網(wǎng)端口(就是24個(gè)100M＋4個(gè)1000M）計(jì)算：0.1488Mpps*24+1.488Mpps*4=3.5712Mpps+5.952Mpps=9.5232Mpps 結(jié)果9.5232Mpps < 公布包轉(zhuǎn)發(fā)率：9.6Mpps,滿足全端口“線速轉(zhuǎn)發(fā)”。 2）設(shè)備：S5500-28C-EI 包轉(zhuǎn)發(fā)率（整機(jī)）： 95.2Mpps 接口：24個(gè)10/100/1000Base-T以太網(wǎng)端口，4個(gè)復(fù)用的1000Base-X千兆SFP端口，2個(gè)擴(kuò)展插槽（每個(gè)擴(kuò)展插槽接口卡最大配置2×10G接口）；（也就是24*1000M＋2×2*10GE) 計(jì)算：1.488Mpps*24+14.88Mpps*2*2=35.712Mpps+59.52Mpps=95.232Mpps 結(jié)果95.232Mpps ＝包轉(zhuǎn)發(fā)率（整機(jī)）： 95.2Mpps，滿足全端口“線速轉(zhuǎn)發(fā)”。 通過(guò)這樣事例，可以清楚交換機(jī)廠商所公布的數(shù)據(jù)是“如何”的了吧！ 這是在二層交換上面所能達(dá)到的包轉(zhuǎn)發(fā)率，但是如果一個(gè)路由器在三層路由上面，甚至在開(kāi)啟nat的情況下，其包轉(zhuǎn)發(fā)率會(huì)有很大降低，而這個(gè)值才是值得關(guān)心的，所以我們?cè)诳吹胶芏嗌碳以谝恢睆?qiáng)調(diào)包轉(zhuǎn)發(fā)個(gè)數(shù)148810個(gè)包，其實(shí)這是二層交換的理論極限值，而不是真正的路由器在三層工作時(shí)候的值。 交換機(jī)的背板帶寬，是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，也叫交 換帶寬，一般的交換機(jī)的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。 一臺(tái)交換機(jī)的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)，但同時(shí)設(shè)計(jì)成本也會(huì)越高。 一般來(lái)講，計(jì)算方法如下: 1）線速的背板帶寬 考察交換機(jī)上所有端口能提供的總帶寬。計(jì)算公式為端口數(shù)*相應(yīng)端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤標(biāo)稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。 2）第二層包轉(zhuǎn)發(fā)線速 第二層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計(jì)算方法，如果這個(gè)速率能≤標(biāo)稱二層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機(jī)在做第二層交換的時(shí)候可以做到線速。 3）第三層包轉(zhuǎn)發(fā)線速 第三層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計(jì)算方法，如果這個(gè)速率能≤標(biāo)稱三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機(jī)在做第三層交換的時(shí)候可以做到線速。 那么，1.488Mpps是怎么得到的呢? 包 轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包（最小包）的個(gè)數(shù)作為計(jì)算基準(zhǔn)的。對(duì)于千兆以太網(wǎng)來(lái)說(shuō)，計(jì)算方法如下： 1，000，000， 000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 說(shuō)明：當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時(shí)，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開(kāi)銷。故一個(gè)線速的千兆以太網(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64byte包時(shí)的包轉(zhuǎn) 發(fā)率為1.488Mpps?？焖僖蕴W(wǎng)的統(tǒng)速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一，為148.8kpps。 *對(duì)于萬(wàn)兆以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps。 *對(duì)于千兆以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。 *對(duì)于快速以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps。 *對(duì)于OC－12的POS端口，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.17Mpps。 *對(duì)于OC－48的POS端口，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為468MppS。 所以說(shuō)，如果能滿足上面三個(gè)條件，那么我們就說(shuō)這款交換機(jī)真正做到了線性無(wú)阻塞 背 板帶寬資源的利用率與交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。目前交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：一是共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)依賴中心交換引擎來(lái)提供全端口的高性能 連接，由核心引擎檢查每個(gè)輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內(nèi)存帶寬、很高的管理費(fèi)用，尤其是隨著交換機(jī)端口的增加，中央內(nèi)存的價(jià)格會(huì)很高，因而交換 機(jī)內(nèi)核成為性能實(shí)現(xiàn)的瓶頸；二是交叉總線結(jié)構(gòu)，它可在端口間建立直接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，這對(duì)于單點(diǎn)傳輸性能很好，但不適合多點(diǎn)傳輸；三是混合交叉總線結(jié)構(gòu)，這 是一種混合交叉總線實(shí)現(xiàn)方式，它的設(shè)計(jì)思路是，將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過(guò)一條高性能的總線連接。其優(yōu)點(diǎn)是減少了交叉總線數(shù)，降低 了成本，減少了總線爭(zhēng)用；但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。 背板帶寬，是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。一臺(tái)交換機(jī)的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)，但同時(shí)設(shè)計(jì)成本也會(huì)上去。 但是，我們?nèi)绾稳タ疾煲粋€(gè)交換機(jī)的背板帶寬是否夠用呢？顯然，通過(guò)估算的方法是沒(méi)有用的，我認(rèn)為應(yīng)該從兩個(gè)方面來(lái)考慮： 1、）所有端口容量X端口數(shù)量之和的2倍應(yīng)該小于背板帶寬，可實(shí)現(xiàn)全雙工無(wú)阻塞交換，證明交換機(jī)具有發(fā)揮最大數(shù)據(jù)交換性能的條件。 2、）滿配置吞吐量(Mpps)=滿配置GE端口數(shù)×1.488Mpps其中1個(gè)千兆端口在包長(zhǎng)為64字節(jié)時(shí)的理論吞吐量為1.488Mpps。例如，一臺(tái)最多可以提供64個(gè)千兆端口的交換機(jī)，其滿配置吞吐量應(yīng)達(dá)到 64×1.488Mpps = 95.2Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時(shí)，提供無(wú)阻塞的包交換。如果一臺(tái)交換機(jī)最多能夠提供176個(gè)千兆端口，而宣稱的吞吐量為不到261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8)，那么用戶有理由認(rèn)為該交換機(jī)采用的是有阻塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一般是兩者都滿足的交換機(jī)才是合格的交換機(jī)。 比如： 2950G-48 背板＝2×1000×2＋48×100×2(Mbps)＝13.6(Gbps) 相當(dāng)于13.6/2=6.8個(gè)千兆口 吞吐量=6.8×1.488=10.1184Mpps 4506 背板64G 滿配置千兆口 4306×5＋2（引擎）＝32 吞吐量＝32×1.488=47.616 一般是兩者都滿足的交換機(jī)才是合格的交換機(jī)。 背板相對(duì)大，吞吐量相對(duì)小的交換機(jī)，除了保留了升級(jí)擴(kuò)展的能力外就是軟件效率或?qū)Ｓ眯酒娐吩O(shè)計(jì)有問(wèn)題；背板相對(duì)小。吞吐量相對(duì)大的交換機(jī)，整體性能比較高。不過(guò)背板帶寬是可以相信廠家的宣傳的，可吞吐量是無(wú)法相信廠家的宣傳的，因?yàn)楹笳呤莻€(gè)設(shè)計(jì)值，測(cè)試很困難的并且意義不是很大。 交換機(jī)的背版速率一般是：Mbps,指的是第二層，對(duì)于三層以上的交換才采用Mpps。 背板帶寬資源的利用率與交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。目前交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：一是共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)依賴中心交換引擎來(lái)提供全端口的高性能連接，由核心引擎檢查每個(gè)輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內(nèi)存帶寬、很高的管理費(fèi)用，尤其是隨著交換機(jī)端口的增加，中央內(nèi)存的價(jià)格會(huì)很高，因而交換機(jī)內(nèi)核成為性能實(shí)現(xiàn)的瓶頸；二是交叉總線結(jié)構(gòu)，它可在端口間建立直接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，這對(duì)于單點(diǎn)傳輸性能很好，但不適合多點(diǎn)傳輸；三是混合交叉總線結(jié)構(gòu)，這是一種混合交叉總線實(shí)現(xiàn)方式，它的設(shè)計(jì)思路是，將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過(guò)一條高性能的總線連接。其優(yōu)點(diǎn)是減少了交叉總線數(shù)，降低了成本，減少了總線爭(zhēng)用；但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。
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