交换机背板带宽包转发率吞吐量

背板带宽与端口速率计算

现在的交换机厂商在技术上到处忽悠我们的中国的用户 提出的技术参数在的不得了 让用户摸不清头脑 希望我们的用户能正确对待参数! ! !

一、计算公式说明

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Gbp s 也叫交换带宽一般的交换机的背板带宽从几Gbp s到上百Gb p s不等。一台交换机的背板带宽越高所能处理数据的能力就越强但同时设计成本也会越高。

一般来讲计算方法如下:

1 线速的背板带宽

考察交换机上所有端口能提供的总带宽。计算公式为端口数 x相应端口速率X2 全双工模式如果总带宽W标称背板带宽那么在背板带宽上是线速的。

2第二层包转发线速

第二层包转发率=千兆端口数量x 1.488Mpps+百兆端口数量x 0.1488Mpps+ 其余类型端口数X相应计算方法如果这个速率能w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X1.488Mpps+百兆端口数量X0.1488Mpps+ 其余类型端口数X相应计算方法如果这个速率能w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。

所以说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

背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。 目前交换机的内部结构主要有以下几种一是共享内存结构这种结构依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接 由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的内存带宽、很高的管理费用尤其是随着交换机端口的增加中央内存的价格会很高因而交换机内核成为性能实现的瓶颈二是交叉总线结构它可在端口间建立直接的点对点连接 这对于单点传输性能很好 但不适合多点传输 三是混合交叉总线结构 这是一种混合交叉总线实现方式 它的设计思路是将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵中间通过一条高性能的总线连接。其优点是减少了交叉总线数降低了成本减少了总线争用但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。

二、端口速率计算

以太网传输最小包长就是64字节、 P O S口是40字节。包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64b yte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 1  000 000 000bps/8b it/ 64812byte=1,488,095pp s说明 当以太网帧为64byte时需考虑8byte的

帧头和12b yte的帧间隙的固定开销。故一个线速的千兆以太网端口在转发 64b yte包时的包转发率为

1.488Mpps 。快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一为 148.8kpps 。

序号

端口类型

包转发率

1 万兆以太网14.88Mpps

2 千兆以太网1.488Mpps

3 百兆以太网0.1488Mpps

OC-3 POS

0.29Mpps

4

OC-12 POS

1.17Mpps

5

OC-48 POS

468MppS

三、端口总速率

在以太网中每个帧头都要加上了8个字节的前导符前导符的作用在于告诉监听设备数据将要到来。 然后 以太网中的每个帧之间都要有帧间隙 即每发完一个帧之后要等待一段时间再发另外一个帧在以太网标准中规定最小是12个字节 然而帧间隙在实际应用中有可能会比12个字节要大 在这里我用了最小值。每个帧都要有20个字节的固定开销现在我们再来算一下交换机单个端口的实际吞吐量 148  809 X(64+8+12)X 8〜100Mbps通过这个公式不难看出真正的数据交换量占到 64/84=76% ,交换机端口链路的"线速"数据吞吐量实际上只有76Mbps 另外一部分被用来处理了额外的开销这两者加起来才是标准的百兆或者千兆。

交换机背板带宽计算方法

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。一台交换机的背板带宽越高所能处理数据的能力就越强但同时设计成本也会上去。

但是我们如何去考察一个交换机的背板带宽是否够用呢显然通过估算的方法是没有用的我认为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Mpps =满配置GE端口数X1.488Mpps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 X1.488Mpps=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。如果一台

交换机最多能够提供176个千兆端口而宣称的吞吐量为不到261.8Mpps 176 x 1.488Mpps =

261.8 那么用户有理由认为该交换机采用的是有阻塞的结构设计。

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 ??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。

交换机的背版速率一般是Mbps,指的是第二层

对于三层以上的交换才采用Mpps

交换机的背板容量、交换容量和包转发能力有何区别

2009-01-07 10:00

交换机的背板容量、交换容量和包转发能力有何区别 背板容量指的是背板整个的交换容量 交换容量指c pu的交换容量 包转发指的是三层转发的容量

一、 交换机背板带宽含义

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Gbp s到上百Gb p s不等。一台交换机的背板带宽越高所能处理数据的能力就越强但同时设计成本也会越高。

背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。 目前交换机的内部结构主要有以下几种

一是共享内存结构这种结构依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接 由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的内存带宽、很高的管理费用尤其是随着交换机端口的增加中央内存的价格会很高因而交换机内核成为性能实现的瓶颈

二是交叉总线结构它可在端口间建立直接的点对点连接这对于单点传输性能很好但不适合多点传输

三是混合交叉总线结构这是一种混合交叉总线实现方式它的设计思路是将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵 中间通过一条高性能的总线连接。 其优点是减少了交叉总线数降低了成本减少了总线争用但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。

我们购买交接机最佳性能就是要求这款交换机做到了线性无阻塞传输。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

显然通过估算的方法是没有用的笔者认为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X 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64X 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。

如果一台交换机最多能够提供176个千兆端口而宣称的吞吐量为不到

261.8Mpps(176 x 1.488Mpps=261.8)那么用户有理由认为该交换机采用的是有阻塞的结构设计。

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。

交换机的背版速率一般是Mbps指的是第二层

对于三层以上的交换才采用Mpps

二、如何计算交换机背板带宽

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Gbp s也叫交换带宽一般的交换机的背板带宽从几Gbp s到上百Gb p s不等。一台交换机的背板带宽越高所能处理数据的能力就越强但同时设计成本也会越高。

一般来讲计算方法如下

1线速的背板带宽

考察交换机上所有端口能提供的总带宽。计算公式为端口数*相应端口速率*2 全双工模式如果总带宽w标称背板带宽那么在背板带宽上是线速的。

2第二层包转发线速

第二层包转发率=千兆端口数量X 1.488Mpps+百兆端口数量*0.1488Mpps+其余类型端口数*相应计算方法如果这个速率能w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X 1.488Mpps+百兆端口数量*0.1488Mpps+其余类型端口数*相应计算方法如果这个速率能w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。

那么 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 1,000,000,000bps/8bit/64+8+12 byte=1,488,095pps说明 当以太网帧为64byte时需考虑8byte的帧头和12byte的帧间隙的固定开销。故一个线速的千兆以太网端口在转发64byte包时的包转发率为1.488Mpps。快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一为

148.8kpps。

*对于万兆以太网一个线速端口的包转发率为 14.88Mpps。

*对于千兆以太网一个线速端口的包转发率为 1.488Mpps。

*对于快速以太网一个线速端口的包转发率为 0.1488Mpps。

*对于OC- 12的POS端口一个线速端口的包转发率为1.17Mpps。

*对于OC-48的POS端口一个线速端口的包转发率为468MppS所以说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

背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。 目前交换机的内部结构主要有以下几种 一是共享内存结构这种结构依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接 由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的内存带宽、很高的管理费用 尤其是随着交换机端口的增加 中央内存的价格会很高 因而交换机内核成为性能实现的瓶颈 二是交叉总线结构它可在端口间建立直接的点对点连接这对于单点传输性能很好但不适合多点传输三是混合交叉总线结构这是一种混合交叉总线实现方式 它的设计思路是 将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵 中间通过一条高性能的总线连接。

其优点是减少了交叉总线数 降低了成本 减少了总线争用 但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。

“目前背板都采用无源设计。背板总线技术主要有三种 LVDS LVTDL、 GL T等。对于如2.5 Gbit/s和2.5 Gbit/s以下中低速系统 由于系统容量不是非常大系统的瓶颈不在背板总线所以对背板总线速率没有严格要求一般采用 LVTD L或GLT技术背板总线为77Mbit/s或38Mbit/s 如此已经完全满足系统的要求。倘若采用 L VD S 低压差分信号技术使背板总线速率提高到622Mbit/s 除了方便背板布线外对系统几乎没有优化作用。对于高速通信系统如 10Gbit/s或其以上设备 由于系统速率和交叉容量非常高对背板总线的速率和布线提出了更高的要求所以一般采用LVD S技术。 目前业界的背板速率一般为 622Mbit/s或者777Mbit/s。 ”

三、交换容量是指什么转发率是指什么

H3C低端LSWfc换均采用存储转发模式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

我司低端LSW端口均支持全双工 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

我司LSW全部为线速转发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1000Mbp s接口达到线速时要求转发能力=

1000Mbps/  64+20 *8b it =1.488Mpps

对于1个全双工100Mbps接口达到线速时要求转发能力二

100Mbps/  64+20 *8b it =0.149Mpps

几个概念的总结背板带宽、引擎转发性能交换容量、转发能力

1 、 背板带宽

只有模块交换机拥有可扩展插槽可灵活改变端口数量才有这个概念固定端口交换机是没有这个概念的并且固定端口交换机的背板容量和交换容量大小是相等的。 背板带宽决定了各板卡包括可扩展插槽中尚未安装的板卡 与交换引擎间连接带宽的最高上限。 由于模块化交换机的体系结构不同 背板带宽并不能完全有效代表交换机的真正性能。 固定端口交换机不存在背板带宽这个概念。

2、 交换引擎的转发性能交换容量、转发能力

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 bp s 三层能力用pp s 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。

3、另外讲一下PP S是如何计算的

我们知道1个千兆端口的线速包转发率是1.4881 MPP S,

百兆端口的线速包转发率是 0.14881MPPS,这是国际标准但是如何得来的呢

具体的数据包在传输过程中会在每个包的前面加上64个前导符 preamble也就是一个64个字节的数据包原本只有512个bit,但在传输过程中实际上会有512+64+96 96bit帧间隙 =672bit,也就是这时一个数据包的长度实际上是有 672bit的

千兆端口线速包转发率=1000 Mbp s/672=1.488095 Mpp s 约等

于1.4881 Mpps,百兆除于10为0.14881 Mpps

设备选型时需要注意的几个方面线速只能作为一个参考绝大多数情况下端口实际速率不会达到线速 主频高点没有坏处但是CPU在一般业务中的实际占用率是个很重要的指标。