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交换机性能分析

收集两篇介绍交换机性能指标的文章

http://hi.baidu.com/cisovideo/blog/item/24882812721c97896438db63.html

http://eagle.blog.51cto.com/348758/169251

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通常使用的参数为背板带宽(bps)、交换容量(bps)、包转发率(pps)这三项.

一线速 wire speed, wire rate, line rate

指线缆中能流过的最大帧数,是理论值。

对网络设备而言,“线速转发”意味着无延迟地处理线速收到的帧,无阻塞(Nonblocking)交换。

二 、转发速率 & 吞吐量(吞吐率、throughput) —— pps

1、转发速率 Forwarding rate (based on 64-byte packets) :指基于64字节分组,在单位时间内交换机转发的数据总数。
转发速率体现了交换引擎的转发性能。RFC规定标准的以太网帧尺寸在64字节到1518字节之间,在衡量交换机包转发能力时应当采用最小尺寸的包进行评价。在以太网中,每个帧头都加上了8

个字节的前导符(7个10101010八位组,1个10101011八位组),前导符的作用在于告诉监听设备数据将要到来。然后,以太网中的每个帧之间都要有帧间隙,即每发完一个帧之后要等待一段

时间再发另外一个帧,在以太网标准中规定最小是12个字节,虽然帧间隙在实际应用中有可能会比12个字节要大,但是在衡量交换机包转发能力时应当采用最小值。
计算公式:

当交换机达到线速时包转发率Mpps(Mega packet per second)

=(1000Mbit×千兆端口数量+100Mbit×百兆端口数量+10Mbit×十兆端口数量+其它速率的端口类推累加)/((64+12+8)bytes×8bit/bytes)

=1.488Mpps×千兆端口数量+0.1488Mpps×百兆端口数量+其它速率的端口类推累加

如果交换机的该指标参数值小于此公式计算结果则说明不能够实现线速转发,反之还必须进一步衡量其它参数。

2、 端口吞吐量

-反映端口的分组转发能力

-常采用两个相同速率端口进行测试,与被测口的位置有关

-吞吐量是指在没有帧丢失的情况下,设备能够接受的最大速率。其测试方法是:在测试中以一定速率发送一定数量的帧,并计算待测设备传输的帧,如果发送的帧与接收的帧数量相等,那

么就将发送速率提高并重新测试;如果接收帧少于发送帧则降低发送速率重新测试,直至得出最终结果。

吞吐量和转发速率是反映网络设备性能的重要指标,一般采用FDT(Full Duplex Throughput)来衡量,指64字节数据包的全双工吞吐量,该指标既包括吞吐率指标也涵盖了报文转发率指标。

3、 满配置吞吐量

所有端口的线速转发率之和

满配置吞吐量(Mpps)

=1.488Mpps×千兆端口数量+0.1488Mpps×百兆端口数量+其它速率的端口类推累加

三、 背板带宽 vs. 交换容量 —— bps

1 、交换引擎

-实现系统数据包交换、协议分析、系统管理

-交换机的核心部分,类似于PC机的CPU+OS

-分组的交换主要通过专用的ASIC芯片实现

2、背板带宽 backboard bandwidth

交换机背板是设计值,可以大于等于交换容量(此为达到线速交换机的一个标准)。厂家在设计的时候考虑了将来模块的升级,比如模块从开始的百兆升级到支持千兆、万兆,端口密度增加

等。背板带宽多指模块化交换机。它决定了各模板与交换引擎间的连接带宽的最高上限。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。

3、 交换容量

-交换容量(最大转发带宽、吞吐量)是指系统中用户接口之间交换数据的最大能力,用户数据的交换是由交换矩阵实现的。交换机达到线速时,交换容量等于端口数×相应端口速率×2(全

双工模式)

-模块化交换机的业务模块亦可实现本地交换,其交换容量是(引擎+模块)的交换容量总和

-转发带宽(forwarding bandwidth),交换矩阵(switching fabric)

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