交换机背板及交换机容量

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1、交换机的背板容量、交换容量和包转发能力背板容量指的是背板整个的交换容量，交换容量指 cpu 的交换容量，包转发指的是三层转发 的容量一、交换机背板带宽 含义交换机的背板带宽，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 背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps,也叫交换带宽，一般的交换机的 背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。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越高。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

2、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。我们购买交接机最佳性能，就是要求这款交换机做到了线性无阻塞传输。我们如何去考 察一个交换机的背板带宽是否够用呢?

3、如何去确定你买的交换机设计是否合理，存在阻塞的 结构设计呢？显然，通过估算的方法是没有用的，笔者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X1.488Mpps，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64X1.488Mpps = 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

4、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。交换机的背版速率一般是：Mbps，指的是第二层，对于三层以上的交换才采用 Mpps二、如何计算交换机背板带宽？交换机的背板带宽，是交换机接口处理器或

5、接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背 板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，也叫交换带宽，一般的交换机的背 板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。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越高。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W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X 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W标称二层包转发速率，

6、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X 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W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， 000， 000bps/8bit/（64812） byte=1,488,095pps说明：当以太网帧为64byte时，需考虑8byte的帧头和12b

7、yte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。*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0C 12的POS端口，一个线速端口的包转发率为1.17Mpps。*对于OC48的POS端口，一个线速端口的包转发率为468MppS。 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

8、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

9、线争用；但连接交叉矩阵的总线成为新 的性能瓶颈。“目前，背板都采用无源设计。背板总线技术主要有三种：LVDS、LVTDL、GLT等。对于如 2.5Gbit/s 和 2.5Gbit/s 以下中低速系统，由于系统容量不是非常大，系统的瓶颈不在背板总 线，所以对背板总线速率没有严格要求，一般采用LVTDL或GLT技术，背板总线为77Mbit/s 或38Mbit/s,如此已经完全满足系统的要求。倘若采用LVDS (低压差分信号)技术使背板 总线速率提高到622Mbit/s,除了方便背板布线外对系统几乎没有优化作用。对于高速通信 系统，如10Gbit/s或其以上设备，由于系统速率和交叉容量非常高，对背板

10、总线的速率和布 线提出了更高的要求，所以一般采用LVDS技术。目前业界的背板速率一般为622Mbit/s或 者 777Mbit/s。”三、交换容量是指什么？转发率是指什么？H3C低端LSW交换均采用存储转发模式，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=96*133=12.8Gbps2、端口容量是如何计算？我司低端LSW端口均支持全双工，因此交换机端口容量是其能够提供端口之和的两倍。即， 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)，3、

11、转发能力是如何计算？我司 LSW 全部为线速转发，考验转发能力以能够处理最小包长来衡量，对于以太网最小包 为64BYTE，加上帧开销20BYTE，因此最小包为84BYTE。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）1、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

12、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。2、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

13、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。3、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

14、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。. 2009-08-30 20：13：05 交换机的交换容量，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。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps

15、，也叫交换 带宽，一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。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越高。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W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x 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W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

16、量X 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W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， 000， 000bitps/（648 12 ） byte*8bit/byte）/pack =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