交換機背板帶寬、包轉(zhuǎn)發(fā)率的計算方法

背板帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。一臺交換機的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強，但同時設(shè)計成本也會上去。

但是，我們?nèi)绾稳タ疾煲粋€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(rèn)為應(yīng)該從兩個方面來考慮：

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，可實現(xiàn)全雙工無阻塞交換，

證明交換機具有發(fā)揮最大數(shù)據(jù)交換性能的條件。

2、）滿配置吞吐量(Mpps)=滿配置?GE?端口數(shù)×1.488Mpps?其中?1?個千兆端口在包長為?64?字節(jié)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(yīng)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(rèn)為該交換機采用的是有阻塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計。一般是兩者都滿足的交換機才是合格的交換機。

比如：

2950G-48

背板＝2×1000×2＋48×100×2(Mbps)＝13.6(Gbps)

相當(dāng)于?13.6/2=6.8?個千兆口

吞吐量=6.8×1.488=10.1184Mpps

4506

背板?64G

滿配置千兆口

4306×5＋2（引擎）＝32

吞吐量＝32×1.488=47.616

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或?qū)Ｓ眯酒娐吩O(shè)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(shè)計值，測試很困難的并且意義不是很大。（這句話好像說反了）

交換機的背版速率一般是：Mbps,指的是第二層，對于三層以上的交換才采用?Mpps背板帶寬資源的利用率與交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。目前交換機的內(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(nèi)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(nèi)存的價格會很高，因而交 換機內(nèi)核成為性能實現(xiàn)的瓶頸；

二是交叉總線結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)， 這是一種混合交叉總線實現(xiàn)方式，它的設(shè)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(yōu)點是減少了交叉總線數(shù)，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。

交換機的交換容量

交換機的交換容量又稱為背板帶寬或交換帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。交換容量表明了交換機總的數(shù)據(jù)交換能力，單位 為?Gbps，一般的交換機的交換容量從幾?Gbps?到上百?Gbps?不等。一臺交換機的交換容量越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強，但同時設(shè)計成本也會越高。

我們?nèi)绾稳ズ饬恳粋€交換機的交換容量是否夠用呢？

1）所有端口容量乘以端口數(shù)量之和的?2?倍應(yīng)該小于交換容量，這樣可實現(xiàn)全雙工無阻塞交換，證明交換機具有發(fā)揮最大數(shù)據(jù)交換性能的條件。

2）滿配置吞吐量（Mpps）＝滿配置端口數(shù)×1.488Mpps，其中?1?個千兆端口在包長為64?字節(jié)時的理論吞吐量為?1.488Mpps。

交換容量資源的利用率與交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。目前交換機的內(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(nèi)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(nèi)存的價格會很高，因 而交換機內(nèi)核成為性能實現(xiàn)的瓶頸；

二是交叉總線結(jié)構(gòu)，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(jié) 構(gòu)，這是一種混合交叉總線實現(xiàn)方式，它的設(shè)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(yōu)點是減少了交叉總線 數(shù)，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。

交換容量和包轉(zhuǎn)發(fā)率之間什么關(guān)系？

轉(zhuǎn)發(fā)帶寬=包轉(zhuǎn)發(fā)速率*8*（64＋8＋12）=1344*包轉(zhuǎn)發(fā)速率

但當(dāng)我看到?CISCO Catalyst 3560G-24TS--24?的參數(shù)的時候，無法驗證該公式。

Cisco Catalyst 3560G-24TS--24?個以太網(wǎng)?10/100/1000?端口，4?個?SFP?千兆位以太網(wǎng)端口；1RU32Gbps?轉(zhuǎn)發(fā)帶寬基于?64?字節(jié)分組的轉(zhuǎn)發(fā)速率：38.7Mpps

我判斷該交換機不是線速交換機。如果是線速,轉(zhuǎn)發(fā)速率=（24+4)*1.48809=41.66652M,轉(zhuǎn)發(fā)帶寬=(24+4)*1*2=56G

是不是公式錯了，但很多產(chǎn)品的參數(shù)都驗證了該公式啊

交換容量和轉(zhuǎn)發(fā)速率（華為的）

交換容量和轉(zhuǎn)發(fā)速率:

1、我公司低端?LSW?交換均采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式，交換容量的大小由緩存（BUFFER）的位寬及其總線頻率決定。

即，交換容量＝緩存位寬*緩存總線頻率=96*133=12.8Gbps

2、端口容量是如何計算？

我司低端?LSW?端口均支持全雙工，因此交換機端口容量是其能夠提供端口之和的兩倍。即，端口容量＝2*（n*100Mbps+m*1000Mbps）（n：表示交換機有?n?個?100M?端口，m：表示交換機有?m?個?1000M?端口），

3、 轉(zhuǎn)發(fā)能力是如何計算？

我司?LSW?全部為線速轉(zhuǎn)發(fā)，考驗轉(zhuǎn)發(fā)能力以能夠處理最小包長來衡量，對于以太網(wǎng)最小包為?64BYTE，加上幀開銷?20BYTE，因此最小包為?84BYTE。

對于?1?個全雙工?1000Mbps?接口達到線速時要求：轉(zhuǎn)發(fā)能力＝1000Mbps/((64+20)*8bit)＝1.488Mpps

對于?1?個全雙工?100Mbps?接口達到線速時要求：轉(zhuǎn)發(fā)能力＝100Mbps/((64+20)*8bit)＝0.149Mpps

包轉(zhuǎn)發(fā)率的計算和背板帶寬的計算

交換機的背板帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。背板帶寬標(biāo)志了交換機總的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的能力就越強，但同時設(shè)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(shù)*相應(yīng)端口速率*2（全雙工模式）

如果總帶寬≤標(biāo)稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。

2)第二層包轉(zhuǎn)發(fā)線速

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+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計算方法，如果這個速率能≤標(biāo)稱二層包轉(zhuǎn) 發(fā)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(zhuǎn)發(fā)線速

第三層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計算方法，如果這個速率能≤標(biāo)稱三層包轉(zhuǎn) 發(fā)速率，那么交換機在做第三層交換的時候可以做到線速。

那么，1.488Mpps?是怎么得到的呢?

包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時間內(nèi)發(fā)送?64byte?的數(shù)據(jù)包（最小包）的個數(shù)作為計算基準(zhǔn)的。對于千兆以太網(wǎng)來說，計算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps?說明：當(dāng)以太網(wǎng)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(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)?64byte?包時的包轉(zhuǎn) 發(fā)率為?1.488Mpps?？焖僖蕴W(wǎng)的統(tǒng)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。

*對于萬兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為?14.88Mpps

*對于千兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為?1.488Mpps

*對于快速以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為?0.1488Mpps

*對于?OC－12?的?POS?端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為?1.17Mpps

*對于?OC－48?的?POS?端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)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背板帶寬資源的利用率與交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。目前交換機的內(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(nèi)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(nèi)存的價格會很高，因而交換機內(nèi)核成為性能實現(xiàn)的瓶頸；

二是交叉總線結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，這是一種混合交叉總線實現(xiàn)方式，它的設(shè)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(yōu)點是減少了交叉總線數(shù)，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。

交換機的背板帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。背板帶寬標(biāo)志了交換機總的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的能力就越強，但同時設(shè)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(shù)*相應(yīng)端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤標(biāo)稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。

2)第二層包轉(zhuǎn)發(fā)線速

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+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計算方法，如果這個速率能≤標(biāo)稱二層包轉(zhuǎn) 發(fā)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(zhuǎn)發(fā)線速

第三層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計算方法，如果這個速率能≤標(biāo)稱三層包轉(zhuǎn) 發(fā)速率，那么交換機在做第三層交換的時候可以做到線速。

那么，1.488Mpps?是怎么得到的呢?

包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時間內(nèi)發(fā)送?64byte?的數(shù)據(jù)包（最小包）的個數(shù)作為計算基準(zhǔn)的。對于千兆以太網(wǎng)來說，計算方法如 下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps?說明：當(dāng)以太網(wǎng)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(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)?64byte?包時的包轉(zhuǎn) 發(fā)率為?1.488Mpps。

快速以太網(wǎng)的統(tǒng)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。

*對于萬兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為?14.88Mpps

*對于千兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為?1.488Mpps

*對于快速以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為?0.1488Mpps

*對于?OC－12?的?POS?端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為?1.17Mpps

*對于?OC－48?的?POS?端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)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背板帶寬資源的利用率與交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。目前交換機的內(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(nèi)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(nèi)存的價格會很高，因而交換機內(nèi)核成為性能實現(xiàn)的瓶頸；

二是交叉總線結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，這是一種混合交叉總線實現(xiàn)方式，它的設(shè)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(yōu)點是減少了交叉總線數(shù)，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。