弱电智能化 | 交换机背板带宽、包转发率有哪些计算方法？
交换机背板带宽、包转发率的计算方法
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(Mpps)=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。
比如：
2950G-48
背板＝2×1000×2＋48×100×2(Mbps)＝13.6(Gbps)
相当于 13.6/2=6.8 个千兆口
吞吐量=6.8×1.488=10.1184Mpps
4506
背板 64G
满配置千兆口
4306×5＋2（引擎）＝32
吞吐量＝32×1.488=47.616
一般是两者都满足的交换机才是合格的交换机。
背板相对大，吞吐量相对小的交换机，除了保留了升级扩展的能力外就是软件效率或专用芯片电路设计有问题；背板相对小。吞吐量相对大的交换机，整体性能比较高。不过背板带宽是可以相信厂家的宣传的，可吞吐量是无法相信厂家的宣传的，因为后者是个设计值，测试很困难的并且意义不是很大。（这句话好像说反了）
交换机的背版速率一般是：Mbps,指的是第二层，对于三层以上的交换才采用 Mpps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。
交换机的交换容量
交换机的交换容量又称为背板带宽或交换带宽，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。交换容量表明了交换机总的数据交换能力，单位 为 Gbps，一般的交换机的交换容量从几 Gbps 到上百 Gbps 不等。一台交换机的交换容量越高，所能处理数据的能力就越强，但同时设计成本也会越高。
我们如何去衡量一个交换机的交换容量是否够用呢？
1）所有端口容量乘以端口数量之和的 2 倍应该小于交换容量，这样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（Mpps）＝满配置端口数×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。
交换容量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。
交换容量和包转发率之间什么关系？
转发带宽=包转发速率*8*（64＋8＋12）=1344*包转发速率
但当我看到 CISCO Catalyst 3560G-24TS--24 的参数的时候，无法验证该公式。
Cisco Catalyst 3560G-24TS--24 个以太网 10/100/1000 端口，4 个 SFP 千兆位以太网端口；1RU32Gbps 转发带宽基于 64 字节分组的转发速率：38.7Mpps
我判断该交换机不是线速交换机。如果是线速,转发速率=（24+4)*1.48809=41.66652M,转发带宽=(24+4)*1*2=56G
是不是公式错了，但很多产品的参数都验证了该公式啊
交换容量和转发速率（华为的）
交换容量和转发速率:
1、我公司低端 LSW 交换均采用存储转发模式，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
2、端口容量是如何计算？
我司低端 LSW 端口均支持全双工，因此交换机端口容量是其能够提供端口之和的两倍。即，端口容量＝2*（n*100Mbps+m*1000Mbps）（n：表示交换机有 n 个 100M 端口，m：表示交换机有 m 个 1000M 端口），
3、 转发能力是如何计算？
我司 LSW 全部为线速转发，考验转发能力以能够处理最小包长来衡量，对于以太网最小包为 64BYTE，加上帧开销 20BYTE，因此最小包为 84BYTE。
对于 1 个全双工 1000Mbps 接口达到线速时要求：转发能力＝1000Mbps/((64+20)*8bit)＝1.488Mpps
对于 1 个全双工 100Mbps 接口达到线速时要求：转发能力＝100Mbps/((64+20)*8bit)＝0.149Mpps
包转发率的计算和背板带宽的计算
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。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。快速以太网的统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 4.68MppS
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。
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。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。
快速以太网的统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 4.68MppS
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。
