交换基本原理基础

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1、课程纲要以太网交换基本概念队头阻塞流控二三层交换Sniffer工具的使用主讲：宽带产品工程部刘玉龙以太网交换基本概念帧间隙同步信号DMACSMACTYPE/LENCRCDATA96比特64比特6字节6字节46—1500字节2字节4字节帧间隔：96/8=12字节同步信号：64/8=8字节20字节的开销以太网帧长度：64字节－－1518字节以太网802.3的帧结构（计算线速转发能力用到的数据）交换机基本体系结构交换引擎和交换机构数据缓冲区交换通道端口1端口n以太网交换基本概念LincardMCULinecard以太网交换基本概念示例：上图中展示通道、交换引擎……

2、……以太网交换基本概念端口线速度在物理介质上传输的实际最大速度（包含开销），称为端口线速度10M/100M/1000M指的就是端口的线速度端口吞吐量－传输有用数据的速度，称为端口吞吐量合成带宽交换机多对端口转发数据的速度称为合成带宽合成带宽的计算合成带宽＝端口数×端口线速度×2交换容量交换机的交换机构同时支持若干端口进行接收和转发数据的最大能力，它决定了交换机的实际合成带宽以太网交换基本概念交换容量、合成带宽的关系一个交换容量为1Gbps、16端口的交换机，仅能支持10个端口以100Mbps的速度进行数据转发，其实际合成带宽只有1Gbps，若16个端口同时转

3、发，则每端口的带宽只有62.4Mps。以Flex5010为例：Flex5010的交换容量为8.8G,一共可以支持24个100M电口和2个千兆端口合成带宽＝24×100×2＋2×1000×2＝8.8G合成带宽<＝交换容量————>端口线速转发端口工作在线速时的吞吐量（Mpps）与端口线速度关系计算线速吞吐量与帧长相关，吞吐量＝线速度/8/(帧长＋20）以GE端口处理64字节帧长为例1Gbps/8/(64+20)=1.488095MppsGE端口的线速度1Gbps，线速吞吐量1.488095Mpps（64字节）L2全线速转发交换机所有端口均以“端口线速度”转发数

4、据的情况下，交换机不丢包，则成为L2全线速转发L2全线速转发：交换容量>=合成带宽L3全线速转发三层交换机的所有端口同时进行三层报文转发时，仍然可以工作在线速状态下，而交换机不丢包，则成为L3全线速转发以太网交换基本概念千兆端口处理不同包长报文的吞吐量L2/L3线速转发性能的计算L2/L3线速转发性能L2/L3线速转发性能＝所有端口线速吞吐量之和/2(针对64字节帧）（当交换容量>实际合成带宽时）L2/L3线速转发性能＝交换容量/8/(64＋20)/2（当交换容量＝实际合成带宽时）举例：Flex5010的交换容量8.8G,计算其L2/L3线速转发性能L3线速

5、转发性能＝8.8Gbps/8/(64+20)/2=6.6Mpps所以Flex5010的L3线速转发性能为6.6Mpps课程纲要以太网交换基本概念队头阻塞流控二三层交换Sniffer工具的使用Head-of-LinkBlocking(HOLB)定义：在传输中为了防止队列中的信元丢失，队列中所有后续的信元必须等待，这时它就阻塞了后面信元的处理，即使后面的信元已可以交换。这种现象就称为队头阻塞（线头阻塞）。－队头阻塞是现实存在的，而防控技术只是弥补手段。通俗的讲：队头防阻塞只是通过防控技术达到“尽量”避免队列后面的信元被阻塞的目的。－可见防控手段是通过“尽量少”的

6、丢弃队列前面“发生阻塞”的信元来实现的。HOLB发生原因：由于FIFO（先进先出）队列机制造成的，每个crossbar输入端的FIFO首先处理的是在队列中最靠前的数据，而这时队列后面的数据对应的出口缓存可能已空闲，但因为得不到处理而只能等待，这样既浪费了带宽又降低系统性能。这就如同你在只有一条行车线的马路上右转，但你前面有直行车，虽然这时右行线已空闲，但你也只能等待。一个典型的HOLB例子：HOLB防止HOLB方法每种设备实现的方法并不完全相同，为了达到“尽量避免损失”的目的，很多设备可以同时基于多种计算方法来实现。举例说明：BCM可以通过下面两种控制方式，

7、实现防止HOLB：（1）基于CELL的HOL（2）基于报文的HOL基于CELL的HOL方法：如果一个出口COSLCCOUNT超过了HOLCOSCELLSETLIMIT寄存器值，MMU会给Ingress端口发一个消息，通知入口某个出口进入了HOL防止状态。这时入口会丢弃以后所有到这个出口的报文，直到这个出口CELL数降到HOLCELLRESETLIMIT值以下。（HOLCOSCELLSETLIMIT寄存器值可由厂商技术人员来调整）防止HOLB方法基于报文的HOL方法：如果一个出口的COSPKTCOUNT超过了HOLCOSPKTSETLIMIT寄存器值，MMU同

8、样会给Ingress端口发一个消息，通知入口某个出口