交换机重要参数

2008-08-01 16:06

交换机有端口速率/背板速率。单个端口的最高速率是端口速率，一般100M就可以（也有光纤口的，1G）。背板就是交换数据用的总线宽度，如果所有端口都满负荷运行，流量之和也不可能超过总线带宽。比如100M 40口，背板速率1G，如果40口都满负荷运行，每个端口只能有25Mbps的速率。

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交换机的交换容量有人说就是背板带宽，就是我们平时常说的多少Gbps那个参数。但我们是中国人，大家用中国语文理解“交换容量”和“背板带宽”这两个词，明显是两个不同的意思，所以我觉得不应该等同。

但其实一台交换机我们关注它的性能，一般是两个基本参数，一个是包转发率，第二个是背板带宽。其中最重要是包转发率。

为什么这么说呢？

这要说到交换机结构。交换机一般由内存、交换ASIC、交换背板、CPU这几个重要部分组成。而现代的三层交换机一般是在每一个端口上都有硬件交换芯片，然后把路由表从内存中下载到端口的硬件交换芯片中，来实现线速转发的。从这里我们就可以看到一台交换机的性能有多强，由三个因素决定，一个是背板带宽、一个是硬件交换芯片性能，还有一个最重要的是硬件结构。这个硬件结构就是早期交换机使用中心交换矩阵处理数据和现在分布式硬件交换之别了。所以结论就是背板带宽虽然很重要，但是它也只是决定交换机转发性能的一个因素而已。交换机性能真正最重要的是包转发率。也就是当背板、芯片根据某种结构组成交换机后实现的转发数据的能力。它的单位是Mpps，也就是每秒可以转发多少个帧。

1个千兆端口实现线速转发的参数是1.488Mpps，这样的算法帧的大小是64K，因为在同样端口带宽下，帧越小需要转发的帧数量就越多，转发能力要求就越高。

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回复: 交换机背板容量和交换容量有什么区别？

几个概念的总结：背板带宽、引擎转发性能（交换容量、转发能力）

背板带宽

只有模块交换机（拥有可扩展插槽，可灵活改变端口数量）才有这个概念，固定端口交换机是没有这个概念的，并且固定端口交换机的背板容量和交换容量大小是相等的。背板带宽决定了各板卡（包括可扩展插槽中尚未安装的板卡）与交换引擎间连接带宽的最高上限。由于模块化交换机的体系结构不同，背板带宽并不能完全有效代表交换机的真正性能。固定端口交换机不存在背板带宽这个概念。

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(2倍为考虑端口模式为全双工的情况)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(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即每秒钟能转发1.488M个64字节的数据包。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(理论上能够达到的最大速率)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。

交换引擎的转发性能 (交换容量、转发能力）

由于交换引擎是作为模块化交换机数据包转发的核心，所以这一指标能够真实反映交换机的性能。对于固定端口交换机，交换引擎和网络接口模板是一体的，所以厂家提供的转发性能参数就是交换引擎的转发性能，这一指标是决定交换机性能的关键。支持第三层交换的设备，厂家会分别提供第二层转发速率和第三层转发速率，一般二层能力用bps，三层能力用pps，采用不同体系结构的模块化交换机，这两个参数的意义是不同的。但是，对于一般的局域网用户而言，只关心这两个指标就可以了，它是决定该系统性能的关键指标。对于大型园区网和城域网用户，讨论交换机的体系结构和第三层优化算法是有意义的。

另外，讲一下PPS是如何计算的:

我们知道1个千兆端口的线速(包转发率是1.4881MPPS,

百兆端口的线速包转发率是0.14881MPPS，这是国际标准，但是如何得来的呢？

具体的数据包在传输过程中会在每个包的前面加上64个（前导符）preamble也就是一个64个字节的数据包，原本只有512个bit,但在传输过程中实际上会有512+64+96(96bit 帧间隙)=672bit,也就是这时一个数据包的长度实际上是有672bit的

千兆端口线速包转发率=1000Mbps/672=1.488095Mpps，约等

于1.4881Mpps,百兆除于10为0.14881Mpps

设备选型时需要注意的几个方面：

线速只能作为一个参考，绝大多数情况下端口实际速率不会达到线速；

主频高点没有坏处，但是CPU在一般业务中的实际占用率是个很重要的指标。