背板带宽的计算方法有几种,以下是一些常见的评估方式:
首先,我们可以考虑交换机的线速背板带宽。这涉及到交换机上所有端口提供的总带宽。具体计算公式是:端口数乘以相应端口的速率,再乘以2(因为是全双工模式)。如果计算出的总带宽小于或等于交换机的标称背板带宽,那么交换机可以在背板带宽上实现线速操作。
其次,我们需要关注第二层包转发线速。这一速率的计算公式是:千兆端口数量乘以1.488Mpps(百万包每秒),加上百兆端口数量乘以0.1488Mpps,再加上其他类型端口的相应计算值。如果这个速率小于或等于交换机标称的第二层包转发速率,那么交换机在进行第二层交换时可以达到线速。
第三层包转发线速的计算方法与第二层类似,也需要满足速率小于或等于标称的第三层包转发速率,以确保交换机在进行第三层交换时能够实现线速。
那么,1.488Mpps这个数字是如何得出的呢?实际上,这是基于64字节数据包(最小包)的传输速率来计算的。对于千兆以太网,每个数据包包括64字节的负载、8字节的帧头和12字节的帧间隙,因此在全双工模式下,一个千兆以太网端口的理论包转发率是1.488Mpps。相应地,快速以太网的端口包转发率是千兆以太网的十分之一,即0.1488Mpps。万兆以太网的端口包转发率则是14.88Mpps。
了解这些基础概念后,我们可以进一步探讨交换机内部结构的差异。交换机的内部结构主要有三种:共享内存结构、交叉总线结构和混合交叉总线结构。
共享内存结构依赖于中心交换引擎来提供全端口的高性能连接。这种结构在处理每个输入包以决定路由时,需要很大的内存带宽和较高的管理费用。随着端口数量的增加,中央内存的价格也会显著上升,导致交换机内核可能成为性能实现的瓶颈。
交叉总线结构则通过在端口之间建立直接的点对点连接来提升单点传输性能。然而,这种结构并不适合需要多点传输的场合。
混合交叉总线结构试图结合前两种结构的优点。它通过将交叉总线矩阵划分为小的交叉矩阵,并通过一条高性能的总线连接,以减少交叉总线数量和总线争用。尽管这种方法降低了成本,但连接交叉矩阵的总线可能会成为新的性能瓶颈。
总之,选择合适的交换机不仅要考虑背板带宽,还要综合考虑其内部结构,以确保网络的高效运行和性能的最大化。
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。
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:1,000,000,000bps/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148.8mpps。
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。