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      1. 交換機的背板帶寬怎么計算

        時間:2020-11-13 15:48:47 網絡技術 我要投稿

        交換機的背板帶寬怎么計算

          交換機的背板帶寬,是交換機接口處理器或接口卡和數據總線間所能吞吐的最大數據量。背板帶寬標志了交換機總的數據交換能力,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,所能處理數據的能力就越強,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×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)第二層包轉發線速

          第二層包轉發率=千兆端口數量× 1.488Mpps+百兆端口數量× 0.1488Mpps+其余類型端口數×相應計算方法,如果這個速率能≤標稱二層包轉發速率,那么交換機在做第二層交換的時候可以做到線速。

          (3)第三層包轉發線速

          第三層包轉發率=千兆端口數量×1.488Mpps+百兆端口數量× 0.1488Mpps+其余類型端口數×相應計算方法,如果這個速率能≤標稱三層包轉發速率,那么交換機在做第三層交換的時候可以做到線速。

          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部結構息息相關。目前交換機的內部結構主要有以下幾種:一是共享內存結構,這種結構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,中央內存的價格會很高,因而交換機內核成為性能實現的瓶頸;二是交叉總線結構,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構,這是一種混合交叉總線實現方式,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。其優點是減少了交叉總線數,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。

          端口速率計算

          以太網傳輸最小包長就是64字節、 POS口是40字節。包轉發線速的衡量標準是以單位時間內發送64byte的數據包(最小包)的個數作為計算基準的。對于千兆以太網來說,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端口在轉發64byte包時的包轉發率為1.488Mpps?焖僖蕴W的線速端口包轉發率正好為千兆以太網的十分之一,為148.8kpps。

          序號 端口類型 包轉發率

          1、萬兆以太網 14.88Mpps

          2、千兆以太網 1.488Mpps

          3、百兆以太網 0.1488Mpps

          OC-3 POS 0.29Mpps

          4、OC-12 POS 1.17Mpps

          5、OC-48 POS 468MppS

          端口總速率

          在以太網中,每個幀頭都要加上了8個字節的前導符,前導符的作用在于告訴監聽設備數據將要到來。然后,以太網中的每個幀之間都要有幀間隙,即每發完一個幀之后要等待一段時間再發另外一個幀,在以太網標準中規定最小是12個字節,然而幀間隙在實際應用中有可能會比12個字節要大,在這里我用了最小值。每個幀都要有20個字節的固定開銷,現在我們再來算一下交換機單個端口的實際吞吐量:148,809×(64+8+12)×8≈100Mbps,通過這個公式不難看出,真正的數據交換量占到64/84=76%,交換機端口鏈路的”線速”數據吞吐量實際上只有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準的百兆或者千兆。

          交換機背板帶寬計算方法

          背板帶寬,是交換機接口處理器或接口卡和數據總線間所能吞吐的`最大數據量。一臺交換機的背板帶寬越高,所能處理數據的能力就越強,但同時設計成本也會上去。 但是,我們如何去考察一個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端口數量之和的2倍應該小于背板帶寬,可實現全雙工無阻塞交換,證明交換機具有發揮最大數據交換性能的條件。

          2、)滿配置吞吐量(Mpps)=滿配置GE端口數×1.488Mpps其中1個千兆端口在包長為64字節時的理論吞吐量為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構設計。

          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/專用芯片電路設計有問題;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。

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