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网络高清监控系统中交换机的包转发率和背板带宽

文章出处:未知责任编辑:admin人气:-发表时间:2017-02-04 15:05 字体大小:【

  网络高清监控系统中交换机的包转发率和背板带宽应如何计算?亚特尔弱电工程师为您介绍。

  包转发率,也称端口吞吐量,是指路由器在某端口进行的数据包转发能力,单位通常使用pps(包每秒)来衡量。一般来讲,低端的路由器包转发率只有几K到几十Kpps,而高端路由器则能达到几十Mpps(百万包每秒)甚至上百Mpps。如果小型办公使用,则选购转发速率较低的低端交换机即可,如果是大中型企业部门应用,就要严格这个指标,建议性能越高越好。

  背板带宽和包转发速

  交换机的背板带宽,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。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,一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。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越高。 一般来讲,计算方法如下:

  1、线速的背板带宽

  考察交换机上所有端口能提供的总带宽。计算公式为端口数*相应端口速率*2(全双工模式)如果总带宽≤标称背板带宽,那么在背板带宽上是线速的。

  2、第二层包转发线速

  第二层包转发率=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,如果这个速率能≤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。

  3、第三层包转发线速

  第三层包转发率=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,如果这个速率能≤标称三层包转发速率,那么交换机在做第三层交换的时候可以做到线速。

  那么,1.488Mpps是怎么得到的呢?

  包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包(最小包)的个数作为计算基准的。(注,最小包意味着在相同时间内通过最多数量的报文)对于千兆以太网来说,计算方法如下:1,000,000,000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 说明:当以太网帧为64byte时,需考虑8byte的帧头和12byte的帧间隙的固定开销。故一个线速的千兆以太网端口在转发64byte包时的包转发率为1.488Mpps。快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一,为148.8kpps。

  *对于万兆以太网,一个线速端口的包转发率为14.88Mpps。

  *对于千兆以太网,一个线速端口的包转发率为1.488Mpps。

  *对于快速以太网,一个线速端口的包转发率为0.1488Mpps。

  *对于OC-12的POS端口,一个线速端口的包转发率为1.17Mpps。

  *对于OC-48的POS端口,一个线速端口的包转发率为468MppS。

  所以说,如果能满足上面三个条件,那么我们就说这款交换机真正做到了线性无阻塞。

  背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。目前交换机的内部结构主要有以下几种:

  一是共享内存结构,这种结构依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接,由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的内存带宽、很高的管理费用,尤其是随着交换机端口的增加,中央内存的价格会很高,因而交换机内核成为性能实现的瓶颈;

  二是交叉总线结构,它可在端口间建立直接的点对点连接,这对于单点传输性能很好,但不适合多点传输;

  三是混合交叉总线结构,这是一种混合交叉总线实现方式,它的设计思路是,将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵,中间通过一条高性能的总线连接。其优点是减少了交叉总线数,降低了成本,减少了总线争用;但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。

  案例

  找了两台以太网交换机的性能参数,举例说明。

  实例1:二层以太网交换机,以第一个为例

  1、所有接口物理带宽=(24+4)*1000M/s*2=56G/s < 交换机背板交换容量 256G。所以,它的背板带宽可以做到“线速”。

  2、二层转发速率=(24+4)*1.488Mpps=41.664Mpps < 51Mpps。所以,它的二层数据转发能力可以实现“线速”(无阻塞)地转发。

  3、二层交换机不涉及三层报文转发性能

  实例2:三层以太网交换机,同样以第一个为例

  1、所有接口物理带宽=(24*100M/s+2*1000M/s)*2=8.8G/s < 交换机背板交换容量 49.6G。所以,它的背板带宽可以做到“线速”。

  2、二层转发速率=24*0.1488Mpps+2*1.448Mpp=6.4672Mpps < 12.8Mpps。所以,它的二层数据转发能力可以实现“线速”(无阻塞)地转发。

  3、三层转发速率的计算方式和计算结果同上——机器对三层数据也是可以线速转发的。

  另外,“二层转发”和“三层转发”有什么区别?从转发性能上看,不都是12.8Mpps么?

  其中的差别在于这么两点:一是,转发对象不同。一个是二层的数据帧,另一个是三层的数据报。二是,二层帧的目的mac不同。一个不一定是设备自身的mac,另一个是设备自身的mac。

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