交换机的背板容量、交换容量和包转发能力有何区别？

交换机的背板容量、交换容量和包转发能⼒有何区别？
交换机的背板容量、交换容量和包转发能⼒有何区别？
背板容量指的是背板整个的交换容量，交换容量指cpu的交换容量，包转发指的是三层转发的容量
⼀、交换机背板带宽含义
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。

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。

我们购买交接机最佳性能，就是要求这款交换机做到了线性⽆阻塞传输。

我们如何去考察⼀个交换机的背板带宽是否够⽤呢?如何去确定你买的交换机设计是否合理，存在阻塞的结构设计呢？
显然，通过估算的⽅法是没有⽤的，笔者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。

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/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。

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
⼆、如何计算交换机背板带宽？
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。

“⽬前，背板都采⽤⽆源设计。

背板总线技术主要有三种：LVDS、LVTDL、GLT等。

对于如2.5Gbit/s和2.5Gbit/s以下中低速系统，由于系统容量不是⾮常⼤，系统的瓶颈不在背板总线，所以对背板总线速率没有严格要求，⼀般采⽤LVTDL或GLT技术，背板总线为
77Mbit/s或38Mbit/s，如此已经完全满⾜系统的要求。

倘若采⽤LVDS（低压差分信号）技术使背板总线速率提⾼到
622Mbit/s，除了⽅便背板布线外对系统⼏乎没有优化作⽤。

对于⾼速通信系统，如10Gbit/s或其以上设备，由于系统速率和交叉容量⾮常⾼，对背板总线的速率和布线提出了更⾼的要求，所以⼀般采⽤LVDS技术。

⽬前业界的背板速率⼀般为622Mbit/s 或者777Mbit/s。

”
三、交换容量是指什么？转发率是指什么？
H3C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
⼏个概念的总结：背板带宽、引擎转发性能（交换容量、转发能⼒）
1、背板带宽
只有模块交换机（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。

背板带宽决定了各板卡（包括可扩展插槽中尚未安装的板卡）与交换引擎间连接带宽的最⾼上限。

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。

固定端⼝交换机不存在背板带宽这个概念。

2、交换引擎的转发性能(交换容量、转发能⼒）
由于交换引擎是作为模块化交换机数据包转发的核⼼，所以这⼀指标能够真实反映交换机的性能。

对于固定端⼝交换机，交换引擎和⽹络接⼝模板是⼀体的，所以⼚家提供的转发性能参数就是交换引擎的转发性能，这⼀指标是决定交换机性能的关键。

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，采⽤不同体系结构的模块化交换机，这两个参数的意义是不同的。

但是，对于⼀般的局域⽹⽤户⽽⾔，只关⼼这两个指标就可以了，它是决定该系统性能的关键指标。

对于⼤型园区⽹和城域⽹⽤户，讨论交换机的体系结构和第三层优化算法是有意义的。

3、另外，讲⼀下PPS是如何计算的:
我们知道1个千兆端⼝的线速(包转发率是1.4881MPPS,
百兆端⼝的线速包转发率是0.14881MPPS，这是国际标准，但是如何得来的呢？
具体的数据包在传输过程中会在每个包的前⾯加上64个（前导符）preamble也就是⼀个64个字节的数据包，原本只有512个bit,但在传输过程中实际上会有512+64+96(96bit 帧间隙)=672bit,也就是这时⼀个数据包的长度实际上是有672bit的
千兆端⼝线速包转发率=1000Mbps/672=1.488095Mpps，约等
于1.4881Mpps,百兆除于10为0.14881Mpps
设备选型时需要注意的⼏个⽅⾯：
线速只能作为⼀个参考，绝⼤多数情况下端⼝实际速率不会达到线速；
主频⾼点没有坏处，但是CPU在⼀般业务中的实际占⽤率是个很重要的指标。