一般來講,計算方法如下:
1)線速的背板帶寬
考察交換機上所有端口能提供的總帶寬。計算公式為端口數(shù)*相應端口速率*2(全雙工模式)如果總帶寬≤標稱背板帶寬,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×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應計算方法,如果這個速率能≤標稱二層包轉(zhuǎn)發(fā)速率,那么交換機在做第二層交換的時候可以做到線速。
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×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應計算方法,如果這個速率能≤標稱三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率,那么交換機在做第三層交換的時候可以做到線速。
那么,1.488Mpps是怎么得到的呢?
包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標準是以單位時間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包(最小包)的個數(shù)作為計算基準的。對于千兆以太網(wǎng)來說,計算方法如下:1,000, 000,000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 說明:當以太網(wǎng)幀為64byte時,需考慮 8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個線速的千兆以太網(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64byte包時的包轉(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148.8kpps。
*對于萬兆以太網(wǎng),一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps。
*對于千兆以太網(wǎng),一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。
*對于快速以太網(wǎng),一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps。
*對于OC-12的POS端口,一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.17Mpps。
*對于OC-48的POS端口,一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為4.68MppS。
所以說,如果能滿足上面三個條件,那么我們就說這款交換機真正做到了線性無阻塞。
背板帶寬資源的利用率與交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關。目前交換機的內(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、很高的管理費用,尤其是隨著交換機端口的增加,中央內(nèi)存的價格會很高,因而交換 機內(nèi)核成為性能實現(xiàn)的瓶頸;二是交叉總線結(jié)構(gòu),它可在端口間建立直接的點對點連接,這對于單點傳輸性能很好,但不適合多點傳輸;三是混合交叉總線結(jié)構(gòu),這 是一種混合交叉總線實現(xiàn)方式,它的設計思路是,將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣,中間通過一條高性能的總線連接。其優(yōu)點是減少了交叉總線數(shù),降低 了成本,減少了總線爭用;但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。
如何考察交換機背板帶寬是否夠用
背板帶寬,是交換機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。一臺交換機的背板帶寬越高,所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強,但同時設計成本也會上去。
但是,我們?nèi)绾稳タ疾煲粋交換機的背板帶寬是否夠用呢?顯然,通過估算的方法是沒有用的,我認為應該從兩個方面來考慮:
1、所有端口容量X端口數(shù)量之和的2倍應該小于背板帶寬,可實現(xiàn)全雙工無阻塞交換,證明交換機具有發(fā)揮最大數(shù)據(jù)交換性能的條件。
2、滿配置吞吐量(Mbps)=滿配置GE端口數(shù)×1.488Mpps其中1個千兆端口在包長為64字節(jié)時的理論吞吐量為1.488Mpps。 例如,一臺最多可以提供64個千兆端口的交換機,其滿配置吞吐量應達到 64×1.488Mpps = 95.2Mpps,才能夠確保在所有端口均線速工作時,提供無阻塞的包交換。如果一臺交換機最多能夠提供176個千兆端口,而宣稱的吞吐量為不到 261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8),那么用戶有理由認為該交換機采用的是有阻塞的結(jié)構(gòu)設計。
一般是兩者都滿足的交換機才是合格的交換機。
背板相對大,吞吐量相對小的交換機,除了保留了升級擴展的能力外就是軟件效率/專用芯片電路設計有問題;背板相對小。吞吐量相對大的交換機,整 體性能比較高。不過背板帶寬是可以相信廠家的宣傳的,可吞吐量是無法相信廠家的宣傳的,因為后者是個設計值,測試很困難的并且意義不是很大。
1.背板帶寬:指所有業(yè)務板與交換路由引擎之間總的通信帶寬(比較虛)
2.交換容量:對機箱式交換機而言,它表示某種引擎在某種機箱上所能發(fā)揮出來的最大交換能力
計算方式:
箱式的由引擎決定
低端的交換容量的大小由緩存(BUFFER)的位寬及其總線頻率決定。即,交換容量=緩存位寬*緩存總線頻率
3.包轉(zhuǎn)發(fā)率:它是指每秒種交換機整機所能轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包數(shù)量,以太網(wǎng)以64字節(jié)的最小包為標準,當然計算的時候要加上20字節(jié)的幀
計算方式:
對于1個全雙工1000Mbps接口達到線速時要求:轉(zhuǎn)發(fā)能力=1000Mbps/((64+20)*8bit)=1.488Mpps
對于1個全雙工100Mbps接口達到線速時要求:轉(zhuǎn)發(fā)能力=100Mbps/((64+20)*8bit)=0.149Mpps
例如:一臺8*100M/1*1000M口的交換機包轉(zhuǎn)發(fā)率為2.68M
4.端口容量:全雙工下是交換機端口容量的兩倍
計算方式:
端口容量=2*(n*100Mbps+m*1000Mbps)(n:表示交換機有n個100M端口,m:表示交換機有m個1000M端口)
例如:一臺8*100M/1*1000M口的交換機端口容量為3.6G
核心交換機應當全部采用模塊化結(jié)構(gòu),必須擁有相當數(shù)量的插槽,具有強大的網(wǎng)絡擴展能力,以保護原由的投資。模塊化結(jié)構(gòu)擁有更強勁的性能、更大的靈活性和可擴充性,可以根據(jù)現(xiàn)實或者未來的需要選擇不同數(shù)量、不同速率和不同接口類型的模塊,以適應千變?nèi)f化的網(wǎng)絡需求。
可擴展性應當包括兩個方面:
1、插槽數(shù)量。插槽用于安裝各種功能模塊和接口模塊。由于 每個接口模塊所提供的端口數(shù)量是一定的,因此插槽數(shù)量也就從根本上決定著交換機所能容納的端口數(shù)量。另外,所有功能模塊(如超級引擎模塊、IP語音模塊、 擴展服務模塊、網(wǎng)絡監(jiān)控模塊、安全服務模塊等)都需要占用一個插槽,因此插槽數(shù)量也就從根本上決定著交換機的可擴展性。
2、模塊類型。毫無疑問,支持的模塊類型(如LAN接口模塊、WAN接口模塊、ATM接口模塊、 擴展功能模塊等)越多,交換機的可擴展性越強。僅以局域網(wǎng)接口模塊為例,就應當包括RJ-45模塊、GBIC模塊、SFP模塊、10Gbps模塊等,以適 應大中型網(wǎng)絡中復雜環(huán)境和網(wǎng)絡應用的需求。
轉(zhuǎn)發(fā)速率
網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)是由一個個數(shù)據(jù)包組成,對每個數(shù)據(jù)包的處理要消耗資源。轉(zhuǎn)發(fā)速率(也稱吞吐量)是指在不丟包的情況下,單位時間內(nèi)通過的數(shù)據(jù)包數(shù)量。吞吐量就 像是立交橋的車流量,是三層交換機最重要的一個參數(shù),標志著交換機的具體性能。如果吞吐量太小,就會成為網(wǎng)絡瓶頸,給整個網(wǎng)絡的傳輸效率帶來負面影響。交 換機應當能夠?qū)崿F(xiàn)線速交換,即交換速率達到傳輸線上的數(shù)據(jù)傳輸速度,從而最大限度地消除交換瓶頸。對于千兆位交換機而言,若欲實現(xiàn)網(wǎng)絡的無阻塞傳輸,要 求:
吞吐量(Mpps)=萬兆位端口數(shù)量×14.88 Mpps+千兆位端口數(shù)量×1.488 Mpps+百兆位端口數(shù)量×0.1488 Mpps
如果交換機標稱的吞吐量大于或等于計算值,那么在三層交換時應當可以達到線速。其中,1個萬兆位端口在包長為64 B時的理論吞吐量為 14.88 Mpps, 1個千兆位端口在包長為64 B時的理論吞吐量為1.488 Mpps, 1個百兆位端口在包長為64 B時的理論吞吐量為 0.1488 Mpps。那么這些數(shù)值是如何得到的呢?
事實上,包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標準是以單位時間內(nèi)發(fā)送64 B的數(shù)據(jù)包(最小包)的個數(shù)作為計算基準的。以千兆位以太網(wǎng)端口為例,其計算方法如下:
1,000,000,000 bps/8 bit/ (64+8+12) B =1,488,095 pps
以太網(wǎng)幀為64 B時,需考慮8 B的幀頭和12 B的幀間隙的固定開銷。由此可見,線速的千兆位以太網(wǎng)端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488 Mpps。萬兆位以太網(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率,正好為千兆位以太網(wǎng)的10倍,即14.88 Mpps;而快速以太網(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率,則為千兆位以太網(wǎng)的十分之一,即 0.1488 Mpps。
例如,對于一臺擁有24個千兆位端口的交換機而言,其滿配置吞吐量應達到 8×1.488 Mpps=35.71 Mpps,才能夠確保在所有端口均線速工作時,實現(xiàn)無阻塞的包交換。同樣,如果一臺交換機最多能夠提供176個千兆位端口,那么其吞吐量至少應當為 261.8 Mpps(176×1.488 Mpps=261.8 Mpps),才是真正的無阻塞結(jié)構(gòu)設計。
背板帶寬
帶寬是交換機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,就像是立交橋所擁有的車道的總和。由于所有端口間的通信都需要通過背板完成,所以背板 所能提供的帶寬,就成為端口間并發(fā)通信時的瓶頸。帶寬越大,提供給各端口的可用帶寬越大,數(shù)據(jù)交換速度越大;帶寬越小,給各端口提供的可用帶寬越小,數(shù)據(jù) 交換速度也就越慢。也就是說,背板帶寬決定著交換機的數(shù)據(jù)處理能力,背板帶寬越高,所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強。因此,背板帶寬越大越好,特別是對那些匯聚 層交換機和中心交換機而言。若欲實現(xiàn)網(wǎng)絡的全雙工無阻塞傳輸,必須滿足最小背板帶寬的要求。其計算公式如下:
背板帶寬=端口數(shù)量×端口速率×2
提示:對于三層交換機而言,只有轉(zhuǎn)發(fā)速率和背板帶寬都達到最低要求,才是合格的交換機,二者缺一不可。
四層交換
第四層交換用于實現(xiàn)對網(wǎng)絡服務的快速訪問。在四層交換中,決定傳輸?shù)囊罁?jù)不僅僅是MAC地址(第二層網(wǎng)橋)或源/目標地址(第三層路由),而且包括 TCP /UDP(第四層)應用端口號,被設計用于高速Intranet應用。四層交換除了負載均衡功能外,還支持基于應用類型和用戶ID的傳輸流控制功能。此 外,四層交換機直接安放在服務器前端,它了解應用會話內(nèi)容和用戶權(quán)限,因而使它成為防止非授權(quán)訪問服務器的理想平臺。
模塊冗余
冗余能力是網(wǎng)絡安全運行的保證。任何廠商都不能保證其產(chǎn)品在運行的過程中不發(fā)生故障。而故障發(fā)生時能否迅速切換就取決于設備的冗余能力。對于核心交換機而 言,重要部件都應當擁有冗余能力,比如管理模塊冗余、電源冗余等,這樣才可以在最大程度上保證網(wǎng)絡穩(wěn)定運行。
路由冗余
利用HSRP、VRRP協(xié)議保證核心設備的負荷分擔和熱備份,在核心交換機和雙匯聚交換機中的某臺交換機出現(xiàn)故障時,三層路由設備和虛擬網(wǎng)關能夠快速切換,實現(xiàn)雙線路的冗余備份,保證整網(wǎng)穩(wěn)定性。
核心關注:拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務領域、行業(yè)應用,蘊涵了豐富的ERP管理思想,集成了ERP軟件業(yè)務管理理念,功能涉及供應鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務領域的管理,全面涵蓋了企業(yè)關注ERP管理系統(tǒng)的核心領域,是眾多中小企業(yè)信息化建設首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標題:交換機的幾種主要技術(shù)參數(shù)詳解和計算
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