解析交換機背板帶寬延遲
一般來講,交換機背板帶寬計算方法如下:
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。
如何考察交換機背板帶寬是否夠用
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(Mbps)=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。
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/專用芯片電路設(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。
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
端口速率計算
以太網(wǎng)傳輸最小包長就是64字節(jié)、POS口是40字節(jié)。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)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一,為148.8kpps。
488Mpps??焖僖蕴W(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一,為148.8kpps。
端口總速率
在以太網(wǎng)中,每個幀頭都要加上了8個字節(jié)的前導(dǎo)符,前導(dǎo)符的作用在于告訴監(jiān)聽設(shè)備數(shù)據(jù)將要到來。然后,以太網(wǎng)中的每個幀之間都要有幀間隙,即每發(fā)完一個幀之后要等待一段時間再發(fā)另外一個幀,在以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定最小是12個字節(jié),然而幀間隙在實際應(yīng)用中有可能會比12個字節(jié)要大,在這里我用了最小值。每個幀都要有20個字節(jié)的固定開銷,現(xiàn)在我們再來算一下交換機單個端口的實際吞吐量:148,809×(64+8+12)×8≈100Mbps,通過這個公式不難看出,真正的數(shù)據(jù)交換量占到64/84=76%,交換機端口鏈路的線速數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)的百兆或者千兆。
發(fā)布者:博子
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