什么是交换机的背板带宽

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
8t0f;y9q3X0t51CTO技术论坛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
技术论坛第三层包转发率=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。

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### 如何计算交换机背板带宽 为了理解如何计算交换机背板带宽,需先明确几个概念: - **背板带宽**是指交换机内部用于传输数据的最大理论带宽,单位通常为Gbps。这代表了设备能够支持的最大并发流量。 - 对于全双工模式下的端口而言,由于可以同时发送和接收数据,因此每个端口的实际可用带宽为其标称速率的两倍。 具体的计算方法如下所示[^2]: 假设有一台具有多个不同速度等级端口的交换机,则该设备总的背板带宽可以通过下面这个公式来估算: \[ \text{总带宽} = (\sum_{i=1}^{n}\text{端口}_i\cdot\text{速率}_i)\times2 \] 其中\( n \)表示端口总数;而\(\text{端口}_i\) 和 \(\text{速率}_i\)分别对应第 \( i \) 个物理接口的数量及其对应的连接速率(注意这里要转换成相同的度量单位比如都是Mbps 或者 Gbps),最后乘以2是因为考虑到了全双工操作特性。 举个例子来说,如果某型号拥有28个千兆位(GbE)RJ45端口以及额外配备有四个万兆(TenGbE)光纤SFP+插槽再加上两个四十吉比特(40GbE)QSFP+模块的话, 那么按照上述原则得出的结果将是: \[ (28\times1Gbps)+(4\times10Gbps)+(2\times40Gbps)=296Gbps \] 再考虑到双向通信的情况,最终得到的理论最大值即所谓的“标称背板带宽”就应该是296Gbps * 2 = 592Gbps[^4]。 值得注意的是,在实际应用环境中,制造商给出的产品规格表里所标注出来的数值往往已经包含了这一因素并进行了适当优化调整,也就是说它们会直接告诉用户产品能达到多少Gbps级别的性能指标而不是让用户自行去算这些参数。不过掌握这样的基础知识仍然有助于更好地理解和评估网络硬件的选择依据。 #### 示例代码展示 ```python def calculate_backplane_bandwidth(port_speeds, port_counts): """ Calculate the backplane bandwidth of a switch. Args: port_speeds (list): List containing speeds for each type of ports in Gbps. port_counts (list): Corresponding list with count of those types. Returns: float: Total theoretical maximum internal data transfer capacity in Gbps. """ total_bandwidth = sum([speed * count for speed, count in zip(port_speeds, port_counts)]) * 2 return round(total_bandwidth) # Example usage based on H3C LS-5560X-34S-EI specifications mentioned earlier port_speeds_example = [1, 10, 40] # Gigabit Ethernet, Ten-Gigabit Ethernet, Forty-Gigabit Ethernet respectively port_counts_example = [28, 4, 2] print(f"The calculated backplane bandwidth is {calculate_backplane_bandwidth(port_speeds_example, port_counts_example)} Gbps.") ```
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