背板帶寬

1計(jì)算方法

　　一般來(lái)講，計(jì)算方法如下:

　　1）線(xiàn)速的背板帶寬

　　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(chēng)背板帶寬，那么在背板帶寬上是線(xiàn)速的。

　　2）第二層包轉(zhuǎn)發(fā)線(xiàn)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(lèi)型端口數(shù)*相應(yīng)計(jì)算方法，如果這個(gè)速率能≤標(biāo)稱(chēng)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(xiàn)速。

　　3）第三層包轉(zhuǎn)發(fā)線(xiàn)速

　　同上

　　那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?

　　*對(duì)于萬(wàn)兆以太網(wǎng)，一個(gè)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為4.68MppS。

　　所以說(shuō)，如果能滿(mǎn)足上面三個(gè)條件，那么我們就說(shuō)這款交換機(jī)真正做到了線(xiàn)性無(wú)阻塞

2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(xiàn)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(lái)說(shuō)，計(jì)算方法如下：1，000，000，

　　背板帶寬

　　000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps說(shuō)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(kāi)銷(xiāo)。故一個(gè)線(xiàn)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(xiàn)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（0.1488Mpps）。

　　3端口總速率編輯在以太網(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(tīng)設(shè)備數(shù)據(jù)將要到來(lái)。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(kāi)銷(xiāo)，我們?cè)賮?lái)算一下交換機(jī)單個(gè)端口的實(shí)際吞吐量：148，809×(64+8+12)×8≈100Mbps，通過(guò)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(xiàn)速"數(shù)據(jù)吞吐量實(shí)際上只有76Mbps，另外一部分被用來(lái)處理了額外的開(kāi)銷(xiāo)，這兩者加起來(lái)才是標(biāo)準(zhǔn)的百兆或者千兆

　　4內(nèi)部結(jié)構(gòu)編輯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)。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(lài)中心交換引擎來(lái)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(xiàn)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(xiàn)結(jié)構(gòu)，這是一種混合交叉總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)方式，它的設(shè)計(jì)思路是，將一體的交叉總線(xiàn)矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過(guò)一條高性能的總線(xiàn)連接。其優(yōu)點(diǎn)是減少了交叉總線(xiàn)數(shù)，降低了成本，減少了總線(xiàn)爭(zhēng)用；但連接交叉矩陣的總線(xiàn)成為新的性能瓶頸。

　　5選購(gòu)指南編輯我們購(gòu)買(mǎi)交換機(jī)最佳性能，就是要求這款交換機(jī)做到了線(xiàn)性無(wú)阻塞傳輸。我們?nèi)绾稳タ疾煲粋€(gè)交換機(jī)的背板帶寬是否夠用呢?如何去確定你買(mǎi)的交換機(jī)設(shè)計(jì)是否合理，存在阻塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)呢？

　　顯然，通過(guò)估算的方法是沒(méi)有用的，筆者認(rèn)為應(yīng)該從兩個(gè)方面來(lái)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(wú)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(mǎn)配置吞吐量(Mbps)=滿(mǎn)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(mǎn)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(xiàn)速工作時(shí)，提供無(wú)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(chēng)的吞吐量為不到261.8Mpps(176x1.488Mpps=261.8)，那么用戶(hù)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(mǎn)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(zhuān)用芯片電路設(shè)計(jì)有問(wèn)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(guò)背板帶寬是可以相信廠(chǎng)家的宣傳的，可吞吐量是無(wú)法相信廠(chǎng)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。