交换机转发速率、吞吐量、背板带宽计算(详解)


一、线速

线速是指理论上线缆通过最大帧数时的状态

也就是应该这样来想这个词:
正如传输速度与吞吐量一样,表示的不是○○Mbps这样的速度,而是指帧通过时的状态
在线速状态下,也就是LAN交换机接收了单位时间里线路处理的最大帧数的状态下,只要能毫无延迟地处理帧,就可以说这一LAN交换机具备了充分的处理性能,这就是“支持线速”的意思
另外,LAN交换机的所有端口都以线速接收帧,并能无延迟地处理被称为“无阻塞(Nonblocking)”,之所以这样叫是因为设备内部没有等待处理的帧(没有阻塞)

二、包转发速率

线速端口的包转发率衡量标准是以IEEE802.3中最短以太网64byte的数据包 (第二层或第三层包) 作为计算基准,其公式如下:
64+8+12 = 84(最小数据包的大小为64byte,8byte的前导符,12byte的帧间隙)
包转发率(pps) = 吞吐量 / (84byte × 8bit )
百兆以太网,一个线速端口的包转发率 = 100,000,000bps / 672bit = 0.148Mpps
千兆以太网,一个线速端口的包转发率 = 1,000,000,000bps / 672bit = 1.488Mpps
万兆以太网,一个线速端口的包转发率 = 10,000,000,000bps / 672bit = 14.88Mpps
注:一般只指单个接口的转发速率,有的厂家参数也会以“最大包转发率”指代为“吞吐量
注意区分 包转发率最大包转发率

三、背板带宽

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
注:有的交换机厂家也叫“交换容量
计算公式:
端口数×相应端口速率×2(全双工模式)=总带宽
若→总带宽 ≤ 标称背板带宽,那么在背板带宽上是线速的
以H3C LS-5560X-34S-EI 为例:
28个千兆电口+4个万兆光口+2个40G光口,其标称的交换容量为596Gbps
(28×1G+4×10G+2×40G)×2=296Gbps≤ 596Gbps,所以其交换容量是线速的

四、吞吐量

吞吐量”写参数时可能会写作“最大包转发率”,吞吐量计算所有端口的包转发速率
第二层最大包转发率=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
若→第二层最大包转发率≤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
第三层同理
以H3C LS-5560X-34S-EI 为例:
28个千兆电口+4个万兆光口+2个40G光口,其标称的最大包转发率为221Mpps
吞吐量=28×1.488Mpps+4×14.88Mpps+2×59.52Mpps=190.464Mpps≤221Mpps,所以吞吐量是线速的

注意:Mbps和Mpps是不同的,
定义上,Mbps = Mbit/s,每秒比特数;Mpps = Mpacket/s,每秒包数
对象上,Mbps的对象是数据传输,指的是数据传输速度;Mpps的对象是设备,指的是设备的硬件性能
传输方式上,Mbps是以bps为线路单位传输;而Mpps是以数据包为线路单位传输

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