背板頻寬

背板頻寬

交換機的背板頻寬,是交換機接口處理器或接口卡和數據匯流排間所能吞吐的最大數據量。背板頻寬標誌了交換機總的數據交換能力,單位為Gbps,也叫交換頻寬,一般的交換機的背板頻寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一台交換機的背板頻寬越高,所能處理數據的能力就越強,但同時設計成本也會越高。...

計算方法

一般來講,計算方法如下:

背板頻寬背板頻寬

1)線速的背板頻寬

考察交換機上所有連線埠能提供的總頻寬。計算公式為連線埠數*相應連線埠速率*2(全雙工模式)如果總頻寬≤標稱背板頻寬,那么在背板頻寬上是線速的。

2)第二層包轉發線速

第二層包轉發率=千兆連線埠數量×1.488Mpps+百兆連線埠數量*0.1488Mpps+其餘類型連線埠數*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

同上

那么,1.488Mpps是怎么得到的呢?

*對於萬兆乙太網,一個線速連線埠的包轉發率為14.88Mpps。

*對於千兆乙太網,一個線速連線埠的包轉發率為1.488Mpps。

*對於快速乙太網,一個線速連線埠的包轉發率為0.1488Mpps。

*對於OC-12的POS連線埠,一個線速連線埠的包轉發率為1.17Mpps。

*對於OC-48的POS連線埠,一個線速連線埠的包轉發率為4.68MppS。

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

連線埠速率計算

背板頻寬背板頻寬

乙太網傳輸最小包長就是64位元組、POS口是40位元組。包轉發線速的衡量標準是以單位時間內傳送64byte的數據包(最小包)的個數作為計算基準的。對於千兆乙太網來說,計算方法如下:1,000,000,

000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 說明:當乙太網幀為64byte時,需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個線速的千兆乙太網連線埠在轉發64byte包時的包轉發率為1.488Mpps。快速乙太網的線速連線埠包轉發率正好為千兆乙太網的十分之一,為148.8kpps(0.1488Mpps)。

連線埠總速率

在乙太網中,每個幀頭都要加上了8個位元組的前導符,前導符的作用在於告訴監聽設備數據將要到來。然後,乙太網中的每個幀之間都要有幀間隙,即每發完一個幀之後要等待一段時間再發另外一個幀,在乙太網標準中規定最小是12個位元組,然而幀間隙在實際套用中有可能會比12個位元組要大,在這裡我用了最小值。每個幀都要有20個位元組的固定開銷,我們再來算一下交換機單個連線埠的實際吞吐量: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%,交換機連線埠鏈路的"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

內部結構

背板頻寬資源的利用率與交換機的內部結構息息相關。交換機的內部結構主要有以下幾種:一是共享記憶體結構,這種結構依賴中心交換引擎來提供全連線埠的高性能連線,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記憶體頻寬、很高的管理費用,尤其是隨著交換機連線埠的增加,中央記憶體的價格會很高,因而交換機核心成為性能實現的瓶頸;二是交叉匯流排結構,它可在連線埠間建立直接的點對點連線,這對於單點傳輸性能很好,但不適合多點傳輸;三是混合交叉匯流排結構,這是一種混合交叉匯流排實現方式,它的設計思路是,將一體的交叉匯流排矩陣劃分成小的交叉矩陣,中間通過一條高性能的匯流排連線。其優點是減少了交叉匯流排數,降低了成本,減少了匯流排爭用;但連線交叉矩陣的匯流排成為新的性能瓶頸。

選購建議

我們購買交換機最佳性能,就是要求這款交換機做到了線性無阻塞傳輸。我們如何去考察一個交換機的背板頻寬是否夠用呢?如何去確定你買的交換機設計是否合理,存在阻塞的結構設計呢?

顯然,通過估算的方法是沒有用的,筆者認為應該從兩個方面來考慮:

1、所有連線埠容量X連線埠數量之和的2倍應該小於背板頻寬,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(Mbps)=滿配置GE連線埠數×1.488Mpps,其中1個千兆連線埠在包長為64位元組時的理論吞吐量為1.488Mpps。例如,一台最多可以提供64個千兆連線埠的交換機,其滿配置吞吐量應達到 64×1.488Mpps = 95.2Mpps,才能夠確保在所有連線埠均線速工作時,提供無阻塞的包交換。

如果一台交換機最多能夠提供176個千兆連線埠,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採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體效率/專用晶片電路設計有問題;背板相對小。吞吐量相對大的交換機,整體性能比較高。不過背板頻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,因為後者是個設計值,測試很困難的並且意義不是很大。

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