交換機性能詳解

1.     背闆帶寬

隻有子產品化交換機（擁有可擴充插槽，可靈活改變端口數量）才有這個概念，固定端口交換機是沒有這個概念的。并且固定端口交換機的背闆容量和交換容量大小是相等的。

背闆帶寬是交換機的總資料處理能力，由硬體架構設計決定，與是否插入闆卡無關。子產品化交換機的背闆帶寬從幾百Gbps到幾個Tbps不等，由于子產品化交換機的體系結構不同，背闆帶寬并不能完全有效代表交換機的真正性能。

背闆帶寬就像高速公路，車道越多，承載的車輛越多。

2.     交換容量、轉發能力

普通交換機的交換容量=背闆帶寬，在子產品化交換機下，等于闆卡的數量×每闆卡的轉發能力，交換容量的大小，取決于轉發引擎的性能。在子產品化交換機中，交換容量能夠真實反映交換機的性能。

交換容量就像汽車，能跑多快全靠引擎帶。如果交換機的引擎好，就能把背闆帶寬跑滿。但是，交換容量永遠<=背闆帶寬

上圖中，由于Cisco采用了VS-S720-10-3C引擎，實作了完全分布式轉發，是以可以将背闆帶寬跑滿（交換容量=背闆帶寬），而H3C的交換機由于引擎的原因，不能實作完全分布式轉發，是以不能将帶寬跑滿（交換容量<背闆帶寬）。

3.      包轉發速率、轉發能力（二層Mbps/三層Mpps）

支援第三層交換的裝置，廠家會分别提供第二層轉發速率和第三層轉發速率，一般二層能力用bps，三層能力用pps。

千兆端口的包轉發率是1.488Mpps （ 百兆端口為0.1488Mpps，其他類推）　

計算放法：1,000,000,000/8/（64+8+12） = 1,488,095pps

（最小資料包的大小為64byte，8byte的前導符，12byte的幀間隙）

第三層包轉發率=千兆端口數量×1.488Mpps+百兆端口數量*0.1488Mpps+其餘類型端口數*相應計算方法。

第二層包轉發率=第三層包轉發率×（64+8+12）×8=接口數量×接口速率。

（64+8+12）×8=672bit，為了友善計算，有時候也按500bit估算。

包轉發率就像高速公路每秒能通過汽車的數量，車道越寬，汽車引擎越好，每秒通過的車輛就越多。

4.     線速轉發

1)    固定端口的交換機：

l 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*相應端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤标稱背闆帶寬，那麼在背闆帶寬上是線速的。

l 如果計算所得的交換機三層包轉發速率≤标稱三層包轉發速率，那麼交換機在做第三層交換的時候可以做到線速轉發。

2)    子產品化交換機：

l 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*相應端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤标稱交換容量，那麼在交換容量上是線速的。

5.     H3C低端LSW交換機的交換容量計算方法：

H3C低端交換機采用存儲轉發模式，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=96*133=12.8Gbps

1）交換容量

兩塊主要闆（含Crossbar交換網片）1＋1備援備份。每塊接口闆通過兩條高速總線分别連到兩塊主要闆上的Crossbar，兩條高速總線1+1備援備份。每條高速總線由6對（12條）3.125Gbps的SERDES組成，帶寬為37.5Gbps，有效帶寬為30Gbps（8B/10B編碼），兩塊主要闆負荷分擔時有效帶寬60Gbps。即每塊接口闆帶寬：Serders總線數量×每條Serdes的帶寬×（8B/10B編碼的開銷）×兩塊主要闆負荷分擔：(6×2)×3.125×(8B/10B)×2 = 60Gbps/Card

S8505: 60Gbps/Card * 5 = 300Gbps

S8508: 60Gbps/Card * 8 = 480Gbps

S8512: 60Gbps/Card * 12= 720Gbps

S8502 吞吐量：

單交換網闆時，120G + 2 * 60G = 240Gbps；

雙交換網闆時，120G * 2 = 240Gbps；

2）背闆帶寬

兩塊主要闆（含Crossbar交換網片）：1＋1備援備份。每塊接口闆通過兩條高速總線分别連到兩塊主要闆上的Crossbar，兩條高速總線1+1備援備份。每條高速總線由6對（12條）3.125Gbps的SERDES組成。同時預留一倍高速總線用于交換容量翻倍。S8512背闆的Serdes（高速差分線）數量為 6×2×2×12×2 ＝576；背闆帶寬為：576 ×3.125Gbps= 1.8Tbps。

同理：

S8508背闆的Serdes（高速差分線）數量為 6×2×2×8×2 ＝384；背闆帶寬為384 × 3.125Gbps= 1.2Tbps

S8505背闆的Serdes（高速差分線）數量為 6×2×2×5×2 ＝240；背闆帶寬為240 × 3.125Gbps= 750Gbps

S8502背闆的Serdes（高速差分線）數量為 6×12×2 ＝144；背闆帶寬為 144 × 3.125Gbps= 450Gbps

3）包轉發率

S8500系列分布式轉發，每塊接口闆可支援 24 Ge線速：

24 Gbps *1.488 Mpps/Gbps = 35.712Mpps /Card

S8512包轉發率：35.712 Mpps/card * 12 cards =428.54 Mpps

取整數 428Mpps。

類似的，S8508、S8505、S8502包轉發率分别為285Mpps, 178Mpps、142Mpps。

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如何考察交換機背闆帶寬是否夠用

背闆帶寬，是交換機接口處理器或接口卡和資料總線間所能吞吐的最大資料量。一台交換機的背闆帶寬越高，所能處理資料的能力就越強，但同時設計成本也會上去。

但是，我們如何去考察一個交換機的背闆帶寬是否夠用呢?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端口數量之和的2倍應該小于背闆帶寬，可實作全雙工無阻塞交換，證明交換機具有發揮最大資料交換性能的條件。

2、滿配置吞吐量(Mbps)=滿配置GE端口數×1.488Mpps其中1個千兆端口在包長為64位元組時的理論吞吐量為1.488Mpps。 例如，一台最多可以提供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，才能夠確定在所有端口均線速工作時，提供無阻塞的包交換。如果一台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)，那麼使用者有理由認為該交換機采用的是有阻塞的結構設計。

一般是兩者都滿足的交換機才是合格的交換機。

本文轉自 qq8658868 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/hujizhou/1616823，如需轉載請自行聯系原作者