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1、背板帶寬 背板帶寬，是指交換機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。背板帶寬標志了交換機總的數(shù)據(jù)交換能力。背板帶寬是模塊化交換機上的概念，固定端口交換機不存在這個概念，固定端口交換機的背板容量和交換容量大小是相等的。 交換機背板速率單位一般為Mbps，指的是二層，對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，交換容量＝2*（n*100Mbps+m*1000Mbps）（n：表示交換機有n個100M端口，m：表示交換機有m個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來衡量，對于以太網(wǎng)最小包為64byte，加上幀開銷20byte。因此最小包為84byte。 計算方法： 對于一個全雙工千兆接口達到線速時要求：包轉(zhuǎn)發(fā)率=1000Mbps/（84*8）=1.488Mpps。 同理，求得： 萬兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps 百兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps OC-12的POS端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.17Mpps OC-48的POS端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為468Mpps 4、線速轉(zhuǎn)發(fā) 線速轉(zhuǎn)發(fā)，即線性無阻塞傳輸。需要滿足以下兩個條件： A、交換機背板帶寬>=交換容量，可實現(xiàn)全雙工無阻塞交換，證明交換機具有發(fā)揮最大數(shù)據(jù)交換性能的條件。 B、交換機最大吞吐量>=端口數(shù)量*端口包轉(zhuǎn)發(fā)率 如：一臺64個千兆端口的交換機，其最大吞吐量應達到64*1.488Mpps=95.2Mpps，才能保證所有端口線速工作時，提供無阻塞的包交換。 PS：pps=packet/s 幀開銷20字節(jié)（8 byte的前導字節(jié)+12 byte的幀間 間隙） 評價交換機，包轉(zhuǎn)發(fā)量和交換容量要指標 —————————————————————————————————————— 包轉(zhuǎn)發(fā)率的計算－實例說明 100Mbit/s的以太網(wǎng)絡，100M換算成byte則是100/8=12.5M byte/s，換算出來就是12500000bytes。 因為在以太網(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byte的前導字節(jié)以及12個byte幀間間隙，合計就是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)個數(shù)148809，換算成k即為148.8k pps，也就是0.1488M pps。 0.1488M pps這個包轉(zhuǎn)發(fā)率是100M的網(wǎng)絡而言，那么1000M的網(wǎng)絡，算出來的包轉(zhuǎn)發(fā)率就應是1.488Mpps，對于10G網(wǎng)絡對應的是14.88Mpps。 下面，我按這個數(shù)值來驗證一下H3C的交換機在其網(wǎng)站上公布的數(shù)據(jù)，是否滿足全端口“線速轉(zhuǎn)發(fā)”。 1）設備：H3C S3600-28P-EI 公布包轉(zhuǎn)發(fā)率：9.6Mpps 接口：24個10/100Base-TX以太網(wǎng)端口，4個1000Base-X SFP千兆以太網(wǎng)端口(就是24個100M＋4個1000M）計算：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）設備：S5500-28C-EI 包轉(zhuǎn)發(fā)率（整機）： 95.2Mpps 接口：24個10/100/1000Base-T以太網(wǎng)端口，4個復用的1000Base-X千兆SFP端口，2個擴展插槽（每個擴展插槽接口卡最大配置2×10G接口）；（也就是24*1000M＋2×2*10GE) 計算：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）： 95.2Mpps，滿足全端口“線速轉(zhuǎn)發(fā)”。 通過這樣事例，可以清楚交換機廠商所公布的數(shù)據(jù)是“如何”的了吧！ 這是在二層交換上面所能達到的包轉(zhuǎn)發(fā)率，但是如果一個路由器在三層路由上面，甚至在開啟nat的情況下，其包轉(zhuǎn)發(fā)率會有很大降低，而這個值才是值得關心的，所以我們在看到很多商家在一直強調(diào)包轉(zhuǎn)發(fā)個數(shù)148810個包，其實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候的值。 交換機的背板帶寬，是交換機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。背板帶寬標志了交換機總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，也叫交 換帶寬，一般的交換機的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。 一臺交換機的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強，但同時設計成本也會越高。 一般來講，計算方法如下: 1）線速的背板帶寬 考察交換機上所有端口能提供的總帶寬。計算公式為端口數(shù)*相應端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤標稱背板帶寬，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)*相應計算方法，如果這個速率能≤標稱二層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機在做第二層交換的時候可以做到線速。 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)*相應計算方法，如果這個速率能≤標稱三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機在做第三層交換的時候可以做到線速。 那么，1.488Mpps是怎么得到的呢? 包 轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標準是以單位時間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包（最小包）的個數(shù)作為計算基準的。對于千兆以太網(wǎng)來說，計算方法如下： 1，000，000， 000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 說明：當以太網(wǎng)幀為64byte時，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個線速的千兆以太網(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64byte包時的包轉(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。 *對于萬兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps。 *對于千兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。 *對于快速以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps。 *對于OC－12的POS端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.17Mpps。 *對于OC－48的POS端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為468MppS。 所以說，如果能滿足上面三個條件，那么我們就說這款交換機真正做到了線性無阻塞 背 板帶寬資源的利用率與交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關。目前交換機的內(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提供全端口的高性能 連接，由核心引擎檢查每個輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內(nèi)存帶寬、很高的管理費用，尤其是隨著交換機端口的增加，中央內(nèi)存的價格會很高，因而交換 機內(nèi)核成為性能實現(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對點連接，這對于單點傳輸性能很好，但不適合多點傳輸；三是混合交叉總線結(jié)構(gòu)，這 是一種混合交叉總線實現(xiàn)方式，它的設計思路是，將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過一條高性能的總線連接。其優(yōu)點是減少了交叉總線數(shù)，降低 了成本，減少了總線爭用；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。一臺交換機的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強，但同時設計成本也會上去。 但是，我們?nèi)绾稳タ疾煲粋€交換機的背板帶寬是否夠用呢？顯然，通過估算的方法是沒有用的，我認為應該從兩個方面來考慮： 1、）所有端口容量X端口數(shù)量之和的2倍應該小于背板帶寬，可實現(xiàn)全雙工無阻塞交換，證明交換機具有發(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個千兆端口在包長為64字節(jié)時的理論吞吐量為1.488Mpps。例如，一臺最多可以提供64個千兆端口的交換機，其滿配置吞吐量應達到 64×1.488Mpps = 95.2Mpps，才能夠確保在所有端口均線速工作時，提供無阻塞的包交換。如果一臺交換機最多能夠提供176個千兆端口，而宣稱的吞吐量為不到261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8)，那么用戶有理由認為該交換機采用的是有阻塞的結(jié)構(gòu)設計。一般是兩者都滿足的交換機才是合格的交換機。 比如： 2950G-48 背板＝2×1000×2＋48×100×2(Mbps)＝13.6(Gbps) 相當于13.6/2=6.8個千兆口 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才是合格的交換機。 背板相對大，吞吐量相對小的交換機，除了保留了升級擴展的能力外就是軟件效率或?qū)Ｓ眯酒娐吩O計有問題；背板相對小。吞吐量相對大的交換機，整體性能比較高。不過背板帶寬是可以相信廠家的宣傳的，可吞吐量是無法相信廠家的宣傳的，因為后者是個設計值，測試很困難的并且意義不是很大。 交換機的背版速率一般是：Mbps,指的是第二層，對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的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關。目前交換機的內(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提供全端口的高性能連接，由核心引擎檢查每個輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內(nèi)存帶寬、很高的管理費用，尤其是隨著交換機端口的增加，中央內(nèi)存的價格會很高，因而交換機內(nèi)核成為性能實現(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對點連接，這對于單點傳輸性能很好，但不適合多點傳輸；三是混合交叉總線結(jié)構(gòu)，這是一種混合交叉總線實現(xiàn)方式，它的設計思路是，將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過一條高性能的總線連接。其優(yōu)點是減少了交叉總線數(shù)，降低了成本，減少了總線爭用；但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。
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