关于网络设备性能方面

关于网络设备性能方面：BPS，PPS讲解

网友：xjc2694 发布于： 2009.01.05 09:53(共有条评论) 查看评论 | 我要评论

包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。单位一般位pps（包每秒），一般交换机的包转发率在几十Kpps到几百Mpps不等。包转发速率是指交换机每秒可以转发多少百万个数据包（Mpps），即交换机能同时转发的数据包的数量。包转发率以数据包为单位体现了交换机的交换能力。

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，bps（bits per second，每秒数据的位数，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。所以一般来说二层能力用bps，三层能力用pps，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。

  

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=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 （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。）

那么以后很简单了，其实直接用设备参数中的pps数值乘以672那么就转化成我们比较能理解的大众化的bps概念了。

一般销售为了方便大家计算和整数化的理解就改672为500。

（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。）

理解了这个后忽然发现网络设备选型原来是那么的简单，我只需要预计网络中的总节点数和带宽需求及流量需求，那么需要的交换机性能型号和路由器型号就呼之欲出了。 

注：

现在的设备很多是三层交换机，我们看到的参数是分别针对三层模块和二层模块来说的。

例如6509就是这样了。

数据交换能力是720Gbps，但是路由包转发能力是400Mpps。这里没有矛盾。因为两个数据都不是描述一件事情。

为什么一个数据包定为512个bit，为什么不是1024个bit再加上64个字节的preamble？因为根据Ethernet中的标准，以太网最小的包大小为64个字节（即512bit），IP报头固定有20个字节的开销，如果负载小于44个字节的话，在发出数据包前会自动填充至44字节，以保证最少达到64字节

IP包

目前，很多X86的防火墙厂商都宣称，64bytes小包线速转发，94%……，呵呵，让我们来看看kola关于这个的经典论述：

一. 线速

线速转发是对一个网络中转设备的理想要求。但平时大多数人都关注着设备的bps（bits per second，每秒数据的位数），很少人会想到fps（frame per second，每秒数据的帧数）实际上更考验设备的转发能力。

简单的说，bps是指每秒钟有多少字节的数据经过，fps是每秒钟有多少个数据包经过。

以10Mb的网络来说，线速时bps为10M，fps最大值为14880。

那么这个14880是怎么计算出来的呢？

首先我们要知道几个规定：

1. 以太网内最小的数据包的大小为64字节，它包括4字节的CRC，2字节的以太网类型（或长度），6字节的源Mac地址，6字节的目的Mac地址以及46字节的负荷。

2. 以太网帧与帧之间至少要有96位（12字节）的帧间隙（IFP，inter frame gap）以确保区分两个数据包。

3. 每个数据帧开始之间必须要有8字节的Mac地址前导位（MAC preamble）以确保发送方接收方同步数据位。

因此，以太网内最小的数据包实际上是64+12+8=84字节=672位。

于是，10M网络环境下pps的最大值就是

10M位每秒 / 672 位每包 = 14480 包每秒。

同理，我们可以算出10M网络环境下fps的最大值为

10M位每秒 / ( ( 1518+12+8 ) * 8 ) 位每帧 = 812 帧每秒

而100M网络环境下这两个值分别为148809和8127。

二. 处理能力

我们已经知道了线速情况下最大的fps值，现在我们看看要达到线速所需要的处理能力。

假设市面上某防火墙的是X86架构的CII 900Mhz 的CPU，即每秒钟可以分成900M个时钟周期。

于是，在100M的网络环境下，处理一个数据帧所允许的最大时钟周期为：

900M 时钟周期每秒 / 148809 帧每秒 = 6048 时钟周期每帧