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何为“线速”?

专家
2009-03-26 20:02:14     打赏
何为“线速”?

 

      LAN交换机等产品目录中,在表示设备性能的项目里有“线速(Wire Speed)”这么一个说法。如“实现了线速的LAN交换机”、“支持线速从而实现高性能”等,经常在宣传产品时使用,让人觉得是速度快的意思,可实际上真是那么回事吗?今天我们就来看看“线速”这个词。

  先说一下答案,线速是指理论上线缆通过最大帧数时的状态。也就是应该这样来想这个词:正如传输速度与吞吐量一样,表示的不是○○Mbps这样的速度,而是指帧通过时的状态。

  要想在传输速度一定的线路中处理尽可能多的帧,必须要使帧最小。如果是以太网,MAC帧最小为64B,这种64B的帧最大限量通过线缆的状态就是“线速”。那么具体而言到底有多少帧通过呢?10M以太网1秒为1万4881个,100M以太网为10M的10倍--14万8810个。

  在LAN交换机之类的产品目录中所说的“支持线速”,表示的是:线缆中流过的帧数理论上支持最大帧数。LAN交换机负责传送接收到的每一个帧。其处理过程是:首先找到帧上记录的接收MAC地址,然后判断这个接收MAC地址的计算机位于哪个端口,最后向这个端口发送帧。一句话,平时所说的“传输处理”,其实指的就是LAN交换机做的这些工作。

  如何提高处理速度取决于LAN交换机的性能。在线速状态下,也就是LAN交换机接收了单位时间里线路处理的最大帧数的状态下,只要能毫无延迟地处理帧,就可以说这一LAN交换机具备了充分的处理性能,这就是“支持线速”的意思。

  另外,LAN交换机的所有端口都以线速接收帧,并能无延迟地处理被称为“无阻塞(Nonblocking)”,之所以这样叫是因为设备内部没有等待处理的帧(没有阻塞)。

 

没错,偶承认线速不是重点,但是能达到线速是购买设备的基本要求。
一般情况下, 号称线速,在实际测试中(实验室),普遍只有大包(1500字节)时才可以达到线速,当采用小包(64字节),此时就不能保证达到线速。具体可以看看一些评测报告。

我认为在产品选型时,对高端产品,购买产品时,不必要选择很高的背板带宽,但是一定要有扩充到线速背板带宽的能力。cisco catalyst 5500系列就是一个悲惨的教训,其背板带宽一直限制在3.6G,而且无法升级背板带宽,导致设备根本就无法发挥作用。
而对于低端的产品,则购买时就应该要求线速(因为低端产品普遍不是模块化的)。

线速只是一个基本要求,只是产品性能的一部分。

 

俺认为线速这个概念只能作为一个参考,不应该成为选择设备的重点。虽然在局域网中出现蠕虫类病毒会引起端口的带宽被全部占满,但这是少数情况,而且属于非正常现象,网络管理员有义务和责任避免这种情况出现。在网络正常使用时,端口带宽被全部占用的情况非常少见。此其一。

其二,决定交换机处理能力,包括数据包传输的最大速度,因素很多,并不仅仅取决于背板带宽。何况,不同厂商使用的芯片技术不用,参数值的代表意义就不那么重要了。

其三,为什么说,看重“线速”这个概念会被欺骗呢?如果接触过华为的销售或售前,你会发现,他们对你说的次数最多的话是:我们的设备能够达到线速,cisco的不能。如果这一句话决定了你对两种产品的印象,那么你就上当受骗了。因为实际上,线速对客户的意义真的不大。就拿我们的机房来说,3、4百台的服务器,提供千兆服务的有几十台,即使在高峰时期两台catalyst 6509,每台的所有端口的流量加在一起也就3、4个G,32G的背板带宽足够了,我为什么要256G的背板?
另外,华为的产品也不见得向他们宣称得那么好。除了背板带宽,CPU主频也是他们经常炫耀的。可是一台华为的6506交换机,只通过几台二层交换机连接了100台左右的主机,划了几个vlan,做个vlan间路由,总流量才几兆,CPU占用率就达到了15%。而同样情况下cisco的设备cpu占用率一般是1%,决不会超过3%。因此,华为设备的背板参数也就同样不可信。

 

线速的概念
  线速的概念可以简单地理解为对于路由器的所有端口的任意输入情况都能够无延迟(严格说是低延迟)、无丢失地转发。RFC建议以64字节为最短报文来测试路由器的吞吐量。
  比如,一台路由器有两个10M同步口,一个用于上行,另一个用于下行,则其吞吐量只要达到10M/8/64=19531pps,即每秒处理 19531个64字节报文就可以达到线速处理能力。实际上RFC对线速的定义要低一些,对于上述情况只要达到14000pps就可以称为线速了。
  一般情况下可以通过下列方法提高路由器吞吐量:改造路由表、采用Cache、采用分布式处理、高层交换、硬件(FPGA/ASIC)转发等。



关键词: 何为     线速     交换机     处理    

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