01-吞吐量、带宽、bps、pps、转发能力、线速转发、交换带宽

吞吐量、带宽、bps、pps、转发能力、线速转发、交换带宽

吞吐量是在一个给定的时间段内介质能够传输的数据量。

吞吐量 VS. 带宽

吞吐量和带宽是很容易搞混的一个词，两者的单位都是Mbps.先让我们来看两者对应的英语，吞 吐量:throughput 带宽: Max net bitrate 。

当我们讨论通信链路的带宽时，一般是指链路上每秒所能传送的比特数。我们可以说以太网的带宽是10Mbps。但是，我们需要区分链路上的可用带宽（带 宽）与实际链路中每秒所能传送的比特数（吞吐量）。我们倾向于用“吞吐量”一词来表示一个系统的测试性能。这样，因为实现受各种低效率因素的影响，所以由 一段带宽为10Mbps的链路连接的一对节点可能只达到2Mbps的吞吐量。这样就意味着，一个主机上的应用能够以2Mbps的速度向另外的一个主机发送 数据。

bps：bit per second pps：packet per second

1个千兆端口在包长为64+20（开销：12+8）字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。

所以一般來說二層能力(L2)用bps，三層(L3)能力用pps，支援第三層交換的設備，廠家會分別提供第二層轉發速率和第三層轉發速率。

每一種設備所重視的規格都不一樣

1. L2 Switch 重視的是交換能及背板大小

2. L3 Switch 除了第一點外只要是進行Vlan Routing 及安全控管

3. Router 重視的是效能...目前則增加重視功能面

4. Firewall 重視的是效能及連接數

转发能力是如何计算？

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

线速转发：端口在满负载的情况下，对帧进行无差错的转发称为线速~~

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。（上面的计算都是用的最小的包长）

OSI七层模型中的数据链路层,和网络层的线速转发.。线速转发，一般是指64字节的小包,能够做到网卡接口流量的转发不出现丢包.。比如1000M交换机,两个1000M口转发数据,一秒1400万(尾数就不写了,太老长)个64字节小包一个不丢.。网络层的转发,应该是交换机起了三层路由功能后的转发性能.。这个只是一个概念性的东西，用户一般也不会计较这一方面了，主流交换机的厂商也支持！

线速转发分L2和L3，准对不同的产品，主要的性能指标侧重点不尽相同。

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。

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。