交换机背板带宽和包转发率(怎么选择交换机)

2022年5月5日10:43:58产品427阅读模式

我们选用交换机的时候,经常会遇到,到底是用百兆的还是千兆,为什么同样是百兆/千兆的交换机,价格差距怎么那么大?真的是品牌的区别?技术指标上有没有区别?本文我们详细的说一说。

首先,端口数量差别,这个大家一般都是一目了然的能看出来,端口多的肯定比端口少的贵,端口数量按所需连接的设备数量定。

其次,百兆和千兆如何选择?接入层、汇聚层、核心层用的交换机,到底有什么区别?用一样的行不行?很多时候我们也就是这么选:接入层用百兆接入、千兆上行,汇聚层千兆接入、万兆/千兆上行。这样选择不是真的够用?性能有没有浪费?说实话,我们很多时候都是瞎蒙,感觉一般也不会出什么岔子。其实很多时候我们都是过剩配置,俗称:浪费钱。挣钱不易,我们应该在满足需求的前提下,做到最省,俗称:性价比最高。

对于交换机来说,除了端口数量和百兆/千兆的区别,剩下最重要的两个性能指标就是包转发率和背板带宽了,这两个核心技术指标我们很多小伙伴其实是一脸懵的。我们今天来仔细说一说。

一、包转发率

包转发率,主要是针对端口的数据发送/接受能力来说的。我们都知道,交换机转发数据的时候,并不是一个数据一个数据传送的,而是先把数据打包成一个数据包,然后再传送数据包。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。

举个栗子:对于千兆端口来说,需要的包转发率是多少呢?计算方法如下:1,000,000,000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps

说明:1,000,000,000bps的意思是千兆网口的带宽。(64+8+12)就是一个数据包的大小: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。也就是说,一个千兆网口要是全速发送数据,一秒钟需要“打包”1488095个数据包。

一般来说,这个值可以快速计算,记住以下内容:

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。

对于百兆以太网,一个线速端口的包转发率为0.1488Mpps

注意:这个数据针对的是接入交换机,如果是核心交换机,需要将这个数据*2,因为接入交换机大部分时候是单向在工作,而核心交换机则是双向工作。

如:一台24个千兆端口的桌面交换机(接入交换机),其最大吞吐量应达到24*1.488Mpps=35.712Mpps,才能保证所有端口线速工作时,提供无阻塞的包交换。如果是24个千兆端口的核心交换机,24口全部接满的话,则需要包转发率达到24*1.488Mpps*2=71.424Mpps。

二、背板带宽

背板带宽,主要针对的是交换机的主板数据交换能力来说的。交换机的背板带宽也叫背板容量,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,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,但同时成本也会越高。

大白话:就是每一个端口看成一条小路,背板带宽就是小路最终汇聚成的大路。数据在交换机内部都是以比特的形式在狂奔,但是到了端口准备出去的时候呢,就需要打包出去,这个打包能力就是包转发率,内部道路宽度就是背板带宽。

背板带宽计算方式:每种端口的速率乘以端口数量之和,再乘以2,乘以2是因为收发同步,所以带宽*2.

举个栗子:

接入交换机:以24口千兆交换机为例:24*1000x 2(Mbit/s) /1024(Mbit/s)= 46.875 (Gbit/s)

核心交换机:接入交换机数量乘以46.875 (Gbit/s)

三、我们来举两个实战例子来综合说明一下这两个概念

例子一:桌面型交换机带20台电脑上网

所需选择设备:桌面型交换机(俗称傻瓜交换机)

包转发率计算:

接口:24个10/100/1000Base-TX以太网端口, (就是24个1000M)

计算:1.488Mpps*24 =35.712Mpps

包转发率:也就是说这个交换机的包转发率要大于35.712Mpps,才能在所有端口满负荷工作时,提供无阻塞的端口交换。

背板带宽计算:

计算:24*1000x 2(Mbit/s) /1024(Mbit/s)= 46.875 (Gbit/s)

也就是说,我们选这样一台交换机,只要满足包转发率大于等于35.712Mpps背板带宽大于等于46.875Gbit/s,就可以了。

例子二:某个公司有300台电脑上网,三层核心怎么选?按照网络规划接入交换机要用15个24口千兆交换机。

所需选择设备:核心交换机

通过上面的实验已经证实,每一个接入交换机的包转发率要达到35.712Mpps,背板带宽要达到46.875 (Gbit/s)。接入交换机很容易就算出来了。那么核心交换机怎么选?

核心交换机背板带宽:接入交换机数量15X46.875 (Gbit/s)=703.125 Gbit/s

核心交换机包转发率:

第一步,计算核心与接入交换机接入端口所需的包转发率:1.488Mpps*2 =2.976Mpps(解释:一个端口上联到核心,但是有上行和下行。)

第二部,计算核心交换机总的包转发率:接入交换机数量15X2.976Mpps =44.64Mpps

也就是说这个例子里,我们需要找一个背板带宽大于等于703.125 Gbit/s,包转发率大于等于44.64Mpps,才能保证在满负荷运行时网络不发生卡顿。

综合以上两个例子,我们发现,一般来说核心的包转发率比接入的包转发率上升的并不多。但是背板带宽则是数倍的增长。

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