原创 交换机参数计算

2022-12-28 10:40 531 4 4 分类: 通信

      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。

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