一臺(tái)交換機(jī)背板帶寬越高,所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng),,當(dāng)然設(shè)計(jì)成本也會(huì)增高。
一般來講,,交換機(jī)背板帶寬計(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)來說,計(jì)算方法如下:1,,000,, 000,000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 說明: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4.68MppS,。
所以說,,如果能滿足上面三個(gè)條件,那么我們就說這款交換機(jī)真正做到了線性無阻塞
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,。
如何考察交換機(jī)背板帶寬是否夠用
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,,通過估算的方法是沒有用的,我認(rèn)為應(yīng)該從兩個(gè)方面來考慮:
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(Mbps)=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)。
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/專用芯片電路設(shè)計(jì)有問題;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?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
端口速率計(jì)算
以太網(wǎng)傳輸最小包長(zhǎng)就是64字節(jié),、POS口是40字節(jié),。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)來說,,計(jì)算方法如下:1,,000,000,,000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 說明: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)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一,為148.8kpps,。
488Mpps,。快速以太網(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一,,為148.8kpps,。
端口總速率
在以太網(wǎng)中,每個(gè)幀頭都要加上了8個(gè)字節(jié)的前導(dǎo)符,,前導(dǎo)符的作用在于告訴監(jiān)聽設(shè)備數(shù)據(jù)將要到來,。然后,以太網(wǎng)中的每個(gè)幀之間都要有幀間隙,,即每發(fā)完一個(gè)幀之后要等待一段時(shí)間再發(fā)另外一個(gè)幀,,在以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定最小是12個(gè)字節(jié),然而幀間隙在實(shí)際應(yīng)用中有可能會(huì)比12個(gè)字節(jié)要大,,在這里我用了最小值,。每個(gè)幀都要有20個(gè)字節(jié)的固定開銷,現(xiàn)在我們?cè)賮硭阋幌陆粨Q機(jī)單個(gè)端口的實(shí)際吞吐量:148,,809×(64+8+12)×8≈100Mbps,,通過這個(gè)公式不難看出,真正的數(shù)據(jù)交換量占到64/84=76%,,交換機(jī)端口鏈路的"線速"數(shù)據(jù)吞吐量實(shí)際上只有76Mbps,,另外一部分被用來處理了額外的開銷,這兩者加起來才是標(biāo)準(zhǔn)的百兆或者千兆,。