交换机性能详解

简介:

1.     背板带宽

只有模块化交换机(拥有可扩展插槽,可灵活改变端口数量)才有这个概念,固定端口交换机是没有这个概念的。并且固定端口交换机的背板容量和交换容量大小是相等的。

背板带宽是交换机的总数据处理能力,由硬件架构设计决定,与是否插入板卡无关。模块化交换机的背板带宽从几百Gbps到几个Tbps不等,由于模块化交换机的体系结构不同,背板带宽并不能完全有效代表交换机的真正性能。

背板带宽就像高速公路,车道越多,承载的车辆越多。

2.     交换容量、转发能力

普通交换机的交换容量=背板带宽,在模块化交换机下,等于板卡的数量×每板卡的转发能力,交换容量的大小,取决于转发引擎的性能。在模块化交换机中,交换容量能够真实反映交换机的性能。

交换容量就像汽车,能跑多快全靠引擎带。如果交换机的引擎好,就能把背板带宽跑满。但是,交换容量永远<=背板带宽

上图中,由于Cisco采用了VS-S720-10-3C引擎,实现了完全分布式转发,所以可以将背板带宽跑满(交换容量=背板带宽),而H3C的交换机由于引擎的原因,不能实现完全分布式转发,所以不能将带宽跑满(交换容量<背板带宽)。

3.      包转发速率、转发能力(二层Mbps/三层Mpps)

支持第三层交换的设备,厂家会分别提供第二层转发速率和第三层转发速率,一般二层能力用bps,三层能力用pps。

千兆端口的包转发率是1.488Mpps ( 百兆端口为0.1488Mpps,其他类推) 

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

(最小数据包的大小为64byte,8byte的前导符,12byte的帧间隙)

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。

第二层包转发率=第三层包转发率×(64+8+12)×8=接口数量×接口速率。

(64+8+12)×8=672bit,为了方便计算,有时候也按500bit估算。

包转发率就像高速公路每秒能通过汽车的数量,车道越宽,汽车引擎越好,每秒通过的车辆就越多。

4.     线速转发

1)    固定端口的交换机:

l 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。

l 如果计算所得的交换机三层包转发速率≤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转发。

2)    模块化交换机:

l 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)如果总带宽标称交换容量,那么在交换容量上是线速的。

l 如果计算所得的交换机三层包转发速率≤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转发。

5.     H3C低端LSW交换机的交换容量计算方法:

H3C低端交换机采用存储转发模式,交换容量的大小由缓存(BUFFER)的位宽及其总线频率决定。即,交换容量=缓存位宽*缓存总线频率=96*133=12.8Gbps

6.     S8500的交换容量、背板带宽和转发速率计算方法

1)交换容量

两块主控板(含Crossbar交换网片)1+1冗余备份。每块接口板通过两条高速总线分别连到两块主控板上的Crossbar,两条高速总线1+1冗余备份。每条高速总线由6对(12条)3.125Gbps的SERDES组成,带宽为37.5Gbps,有效带宽为30Gbps(8B/10B编码),两块主控板负荷分担时有效带宽60Gbps。即每块接口板带宽:Serders总线数量×每条Serdes的带宽×(8B/10B编码的开销)×两块主控板负荷分担:(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:

单交换网板时,120G + 2 * 60G = 240Gbps;

双交换网板时,120G * 2 = 240Gbps;

2)背板带宽

两块主控板(含Crossbar交换网片):1+1冗余备份。每块接口板通过两条高速总线分别连到两块主控板上的Crossbar,两条高速总线1+1冗余备份。每条高速总线由6对(12条)3.125Gbps的SERDES组成。同时预留一倍高速总线用于交换容量翻倍。S8512背板的Serdes(高速差分线)数量为 6×2×2×12×2 =576;背板带宽为:576 ×3.125Gbps= 1.8Tbps。

同理:

S8508背板的Serdes(高速差分线)数量为 6×2×2×8×2 =384;背板带宽为384 × 3.125Gbps= 1.2Tbps

S8505背板的Serdes(高速差分线)数量为 6×2×2×5×2 =240;背板带宽为240 × 3.125Gbps= 750Gbps

S8502背板的Serdes(高速差分线)数量为 6×12×2 =144;背板带宽为 144 × 3.125Gbps= 450Gbps

3)包转发率

S8500系列分布式转发,每块接口板可支持 24 Ge线速:

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

S8512包转发率:35.712 Mpps/card * 12 cards =428.54 Mpps

取整数 428Mpps。

类似的,S8508、S8505、S8502包转发率分别为285Mpps, 178Mpps、142Mpps。

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如何考察交换机背板带宽是否够用

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。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上去。

但是,我们如何去考察一个交换机的背板带宽是否够用呢?显然,通过估算的方法是没有用的,我认为应该从两个方面来考虑:
1、所有端口容量X端口数量之和的2倍应该小于背板带宽,可实现全双工无阻塞交换,证明交换机具有发挥最大数据交换性能的条件。

2、满配置吞吐量(Mbps)=满配置GE端口数×1.488Mpps其中1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。 例如,一台最多可以提供64个千兆端口的交换机,其满配置吞吐量应达到 64×1.488Mpps = 95.2Mpps,才能够确保在所有端口均线速工作时,提供无阻塞的包交换。如果一台交换机最多能够提供176个千兆端口,而宣称的吞吐量为不到 261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8),那么用户有理由认为该交换机采用的是有阻塞的结构设计。

一般是两者都满足的交换机才是合格的交换机。










本文转自 qq8658868 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/hujizhou/1616823,如需转载请自行联系原作者
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