交换机背板带宽与端口速率计算- 奔跑的乌龟- 51CTO技术博客

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。
以太网传输最小包长就是64字节、POS口是40字节。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:1000000000bps/8bit/64812byte=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
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:148809×64+8+12×8≈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。
2、)满配置吞吐量(Mpps)=满配置GE端口数×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 64×1.488Mpps = 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。
交换机之所以能够直接对目的节点发送数据包,而不是像集线器一样以广播方式对所有节点发送数据包,最关键的技术就是交换机可以识别连在网络上的节点的网卡MAC地址,并把它们放到一个叫做MAC地址表的地方。这个MAC地址表存放于交换机的缓存中,并记住这些地址,这样一来当需要向目的地址发送数据时,交换机就可在MAC地址表中查找这个MAC地址的节点位置,然后直接向这个位置的节点发送。所谓MAC地址数量是指交换机的MAC地址表中可以最多存储的MAC地址数量,存储的MAC地址数量越多,那么数据转发的速度和效率也就就越高。
但是不同档次的交换机每个端口所能够支持的MAC数量不同。在交换机的每个端口,都需要足够的缓存来记忆这些MAC地址,所以Buffer(缓存)容量的大小就决定了相应交换机所能记忆的MAC地址数多少。通常交换机只要能够记忆1024MAC地址基本上就可以了,而一般的交换机通常都能做到这一点,所以如果对网络规模不是很大的情况下,这参数无需太多考虑。当然越是xx的交换机能记住的MAC地址数就越多,这在选择时要视所连网络的规模而定了。




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