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字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。

所以一般来说二层能力(L2)用bps，三层(L3)能力用pps，支援第三层交换的设备，厂家会分别提供第二层转发速率和第三层转发速率。

每一种设备所重视的规格都不一样：

1. L2 Switch 重视的是交换能及背板大小

2. L3 Switch 除了第一点外只要是进行Vlan Routing 及安全控管

3. Router 重视的是效能...目前则增加重视功能面

4. Firewall 重视的是效能及连接数

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

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。

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