转发率和背板带宽

fredwoor

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(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。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? ?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
交换引擎的转发性能
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=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

家知道,一个二层包应该只有8字节的先导,然后是12字节的源目mac地址，2字节的类型，46字节的Ip包，4字节的crc校验码，加起来应该只有8＋64个字节，那么后面的12字节哪里来的呢？
原来以太网设备在数据包传输过程中有一个最小包间隙时间即： 96 bit times，Ethernet devices must allow a minimum idle period between transmission of frames known as the interframe gap (IFG) or interpacket gap (IPG). It provides a brief recovery time between frames to allow devices to prepare for reception of the next frame. The minimum interframe gap is 96 bit times, which is 9.6 microseconds for 10 Mb/s Ethernet, 960 nanoseconds for 100 Mb/s Ethernet, and 96 nanoseconds for 1 Gb/s Ethernet. 参见：
http://www.techfest.com/networking/lan/ethernet2.htm
所以一个包总共就有84个字节即672bit了：
Frame part                                     Size
MAC Preamble                          7 Bytes
Start Fram Delimiter (SFD)            1 Bytes
Destination MAC Address               6 Bytes
Source MAC Address                    6 Bytes
MAC Type or Length                    2 Bytes
PayLoad (Network PDU)           IP Header 20 Bytes
                                                  TCP Header 20 Bytes
                                                  Data/Padding 6 Bytes
                                                  Total 46 Bytes
Frame Check Sequence              4 Bytes
Interframe Gap                           (9.6 microseconds) 12 Bytes
  
Total physical size of Frame 84 Bytes
The maximum number of frames per second is:
Ethernet Data Rate (bits per second) / Total Frame physical size (bits)
Ethernet = 10,000,000 / (84 X 8) = 14,880 frames per second
Fast Ethernet = 100,000,000 / (84 X 8) = 140,880 frames per second
Gigabit Ethernet = 1,000,000,000 / (84 X 8) = 1,488,000 frames per second



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