原创 交换机参数计算

      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≤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×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≤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×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≤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：

1，000，000bps/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。快速以太网的统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4.68MppS。

    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。

    如何考察交换机背板带宽是否够用

    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(Mbps)=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。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率/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。

    1.背板带宽：指所有业务板与交换路由引擎之间总的通信带宽(比较虚)

    2.交换容量：对机箱式交换机而言，它表示某种引擎在某种机箱上所能发挥出来的最大交换能力，计算方式：箱式的由引擎决定低端的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

    3.包转发率:它是指每秒种交换机整机所能转发的数据包数量,以太网以64字节的最小包为标准，当然计算的时候要加上20字节的帧

    计算方式:

对于1个全双工1000Mbps接口

达到线速时要求：

转发能力

=1000Mbps/((64+20)*8bit)=1.488Mpps

对于1个全双工100Mbps接口

达到线速时要求：

转发能力

=100Mbps/((64+20)*8bit)=0.149Mpps

例如:一台8*100M/1*1000M口的交换机

包转发率为2.68M

    4.端口容量：

全双工下是交换机端口容量的两倍

计算方式：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)

如:一台8*100M/1*1000M口的交换机端口容量为3.6G，核心交换机应当全部采用模块化结构，必须拥有相当数量的插槽，具有强大的网络扩展能力，以保护原由的投资。模块化结构拥有更强劲的性能、更大的灵活性和可扩充性，可以根据现实或者未来的需要选择不同数量、不同速率和不同接口类型的模块，以适应千变万化的网络需求。