交换机主要参数详解

  我们购买交接机就是要求这款交换机做到线性无阻塞传输。我们如何去考察一个交换机的背板带宽是否够用呢?如何去确定你买的交换机设计是否合理,存在阻塞的结构设计呢?

  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(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。
  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。

 

一、交换机背板带宽  

  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。

  

二、如何计算背板带宽

   1)线速的背板带宽

   线速的背板带宽 = 端口数*相应端口速率*2(全双工模式)

   说明:主要考察交换机上所有端口能提供的总带宽;如果总带宽≤标称背板带宽,那么背板带宽是可以做到线速。


  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

   说明:如果第二层包转发率≤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×1.488Mpps + 百兆端口数量*0.1488Mpps + 其余类型端口数*相应计算方法

   说明: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。

   注意: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。

 

三、什么是交换容量和转发性能?

  由于交换引擎 是作为模块化交换机数据包转发的核心,所以这一指标能够真实反映交换机的性能。对于固定端口交换机,交换引擎和网络接口模板是一体的,所以厂家提供的转发 性能参数就是交换引擎的转发性能,这一指标是决定交换机性能的关键。支持第三层交换的设备,厂家会分别提供第二层转发速率和第三层转发速率,一般二层能力 用bps,三层能力用pps,采用不同体系结构的模块化交换机,这两个参数的意义是不同的。但是,对于一般的局域网用户而言,只关心这两个指标就可以了,它是决定该系统性能的关键指标。对于大型园区网和城域网用户,讨论交换机的体系结构和第三层优化算法是有意义的。

 

四、交换容量和转发性能的计算

  1、交换容量的大小由缓存(BUFFER)的位宽及其总线频率决定。即,交换容量=缓存位宽*缓存总线频率=96*133=12.8Gbps

  2、 端口容量是如何计算?
  因交换机端口支持全双工,因此交换机端口容量是其能够提供端口之和的两倍。即,
  端口容量=2*(n*100Mbps+m*1000Mbps)(n:表示交换机有n个100M端口,m:表示交换机有m个1000M端口),
  3、转发能力是如何计算?
  考验转发能力以能够处理最小包长来衡量,对于以太网最小包为64BYTE,加上帧开销20BYTE,因此最小包为84BYTE。
  对于1个全双工1000Mbps接口达到线速时要求:转发能力=1000Mbps/((64+20)*8bit)=1.488Mpps
  对于1个全双工100Mbps接口达到线速时要求:转发能力=100Mbps/((64+20)*8bit)=0.149Mpps

 

五、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:

  100Mbit/s的以太网络,100M换算成byte则是100/8=12.5M byte/s,换算出来就是12500000bytes。

  因为在以太网的数据包中,最小的数据包的大小是64byte/s,加上8个byte的前导字节以及12个byte帧间间隙,合计就是84byte。那么用12500000/84=148809,所以就可以得到在100M吞吐量单向环境下的每秒最大的包转发个数148809,换算成k即为148.8k pps,也就是0.1488M pps。 0.1488M pps这个包转发率是100M的网络而言,那么1000M的网络,算出来的包转发率就应是1.488Mpps,对于10G网络对应的是14.88Mpps。

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