交換機(jī)性能參數(shù)

交換機(jī)性能參數(shù)1線速wirespeed,wirerate,linerate指線纜中能流過的最大幀數(shù)，是理論值。對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而言，''線速轉(zhuǎn)發(fā)〃意味著無延遲地處理線速收到的幀，無阻塞(Nonblocking)交換。2轉(zhuǎn)發(fā)速率&吞吐量pps2.1轉(zhuǎn)發(fā)速率Forwardingrate(basedon64-bytepackets)指基于64字節(jié)分組，在單位時(shí)間內(nèi)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)總數(shù)。轉(zhuǎn)發(fā)速率體現(xiàn)了交換引擎的轉(zhuǎn)發(fā)性能。RFC規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀尺寸在64字節(jié)到1518字節(jié)之間，在衡量交換機(jī)包轉(zhuǎn)發(fā)能力時(shí)應(yīng)當(dāng)采用最小尺寸的包進(jìn)行評(píng)價(jià)。在以太網(wǎng)中，每個(gè)幀頭都加上了8個(gè)字節(jié)的前導(dǎo)符(7個(gè)10101010八位組，1個(gè)10101011八位組)，前導(dǎo)符的作用在于告訴監(jiān)聽設(shè)備數(shù)據(jù)將要到來。然后，以太網(wǎng)中的每個(gè)幀之間都要有幀間隙，即每發(fā)完一個(gè)幀之后要等待一段時(shí)間再發(fā)另外一個(gè)幀，在以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定最小是12個(gè)字節(jié)，雖然幀間隙在實(shí)際應(yīng)用中有可能會(huì)比12個(gè)字節(jié)要大，但是在衡量交換機(jī)包轉(zhuǎn)發(fā)能力時(shí)應(yīng)當(dāng)采用最小值。計(jì)算公式：當(dāng)交換機(jī)達(dá)到線速時(shí)包轉(zhuǎn)發(fā)率Mpps(Megapacketpersecond)=(1000Mbitx千兆端口數(shù)量+100Mbitx百兆端口數(shù)量+10Mbitx十兆端口數(shù)量+其它速率的端口類推累加)/((64+12+8)bytesx8bit/bytes)=1.488Mppsx千兆端口數(shù)量+0.1488Mppsx百兆端口數(shù)量+其它速率的端口類推累加如果交換機(jī)的該指標(biāo)參數(shù)值小于此公式計(jì)算結(jié)果則說明不能夠?qū)崿F(xiàn)線速轉(zhuǎn)發(fā)，反之還必須進(jìn)一步衡量其它參數(shù)。對(duì)于以太網(wǎng)最小包為64BYTE，加上幀開銷20BYTE，因此最小包為84BYTE。對(duì)于1個(gè)全雙工1000Mbps接口達(dá)到線速時(shí)要求：轉(zhuǎn)發(fā)能力=1000Mbps/((64+20)*8bit)=1.488Mpps對(duì)于1個(gè)全雙工100Mbps接口達(dá)到線速時(shí)要求：轉(zhuǎn)發(fā)能力=100Mbps/((64+20)*8bit)=0.1488Mpps2.2端口吞吐量一反映端口的分組轉(zhuǎn)發(fā)能力一常采用兩個(gè)相同速率端口進(jìn)行測試，與被測口的位置有關(guān)一吞吐量是指在沒有幀丟失的情況下，設(shè)備能夠接受的最大速率。其測試方法是：在測試中以一定速率發(fā)送一定數(shù)量的幀，并計(jì)算待測設(shè)備傳輸?shù)膸绻l(fā)送的幀與接收的幀數(shù)量相等，那么就將發(fā)送速率提高并重新測試；如果接收幀少于發(fā)送幀則降低發(fā)送速率重新測試，直至得出最終結(jié)果。吞吐量和轉(zhuǎn)發(fā)速率是反映網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能的重要指標(biāo)，一般采用FDT（FullDuplexThroughput）來衡量，指64字節(jié)數(shù)據(jù)包的全雙工吞吐量，該指標(biāo)既包括吞吐量指標(biāo)也涵蓋了報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)率指標(biāo)。2.3滿配置吞吐量所有端口的線速轉(zhuǎn)發(fā)率之和滿配置吞吐量（Mpps）=1.488Mppsx千兆端口數(shù)量+0.1488Mppsx百兆端口數(shù)量+其它速率的端口類推累加3背板帶寬vs.交換容量bps3.1交換引擎一實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)包交換、協(xié)議分析、系統(tǒng)管理一交換機(jī)的核心部分，類似于PC機(jī)的CPU+OS一分組的交換主要通過專用的ASIC芯片實(shí)現(xiàn)3.2背板帶寬backboardbandwidth交換機(jī)背板是設(shè)計(jì)值，可以大于等于交換容量（此為達(dá)到線速交換機(jī)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)）。廠家在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮了將來模塊的升級(jí)，比如模塊從開始的百兆升級(jí)到支持千兆、萬兆，端口密度增加等。背板帶寬多指模塊化交換機(jī)。它決定了各模板與交換引擎間的連接帶寬的最高上限。是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬。3.3交換容量一交換容量（最大轉(zhuǎn)發(fā)帶寬、吞吐量）是指系統(tǒng)中用戶接口之間交換數(shù)據(jù)的最大能力，用戶數(shù)據(jù)的交換是由交換矩陣實(shí)現(xiàn)的。交換機(jī)達(dá)到線速時(shí)，交換容量等于端口數(shù)x相應(yīng)端口速率x2（全雙工模式）一模塊化交換機(jī)的業(yè)務(wù)模塊亦可實(shí)現(xiàn)本地交換，其交換容量是（引擎+模塊）的交換容量總和—轉(zhuǎn)發(fā)帶寬（forwardingbandwidth），交換矩陣（switchingfabric）背板帶寬交換機(jī)的背板帶寬，是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬，一般的交換機(jī)的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一臺(tái)交換機(jī)的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)，但同時(shí)設(shè)計(jì)成本也會(huì)越高。一般來講，計(jì)算方法如下：1）線速的背板帶寬考察交換機(jī)上所有端口能提供的總帶寬。計(jì)算公式為端口數(shù)*相應(yīng)端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬《標(biāo)稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。2）第二層包轉(zhuǎn)發(fā)線速第二層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量x1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計(jì)算方法，如果這個(gè)速率能《標(biāo)稱二層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機(jī)在做第二層交換的時(shí)候可以做到線速。3）第三層包轉(zhuǎn)發(fā)線速第三層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量x1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計(jì)算方法，如果這個(gè)速率能《標(biāo)稱三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機(jī)在做第三層交換的時(shí)候可以做到線速。那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包（最小包）的個(gè)數(shù)作為計(jì)算基準(zhǔn)的對(duì)于千兆以太網(wǎng)來說，計(jì)算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64+8+12）byte=1,488,095pps說明：當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時(shí)，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個(gè)線速的千兆以太網(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64byte包時(shí)的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps?？焖僖蕴W(wǎng)的統(tǒng)速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一，為148.8mpps。對(duì)于萬兆以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps。對(duì)于千兆以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。對(duì)于快速以太網(wǎng)，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps。對(duì)于OC—12的POS端口，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.17Mpps。對(duì)于OC—48的POS端口，一個(gè)線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為468MppS。所以說，如果能滿足上面三個(gè)條件，那么我們就說這款交換機(jī)真正做到了線性無阻塞背板帶寬資源的利用率與交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。目前交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：一是共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)依賴中心交換引擎來提供全端口的高性能連接，由核心引擎檢查每個(gè)輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內(nèi)存帶寬、很高的管理費(fèi)用，尤其是隨著交換機(jī)端口的增加，中央內(nèi)存的價(jià)格會(huì)很高，因而交換機(jī)內(nèi)核成為性能實(shí)現(xiàn)的瓶頸；二是交叉總線結(jié)構(gòu)，它可在端口間建立直