交换机基础知识
Table of Contents
1. 交换机如何知道数据包该发往何处
交换机收到数据包以后会查找内存中的地址对照表来确定，要到达目的 MAC 地址应该让数据包从哪个端口发出。目的 MAC 如果不在对照表中，则数据包会被广播到所有的端口，当交换机收到响应的数据包时，将之前的 MAC 地址和响应数据包流入的端口建立关联，加入对照表中。
2. 交换机性能指标
2.1. Packet Per Second
Packet Per Second 包转发率，简称 PPS。
举例计算 1 个 1000Mbps 的端口 (千兆端口) 的 PPS，那么有以下计算方法:
1000M / (64bit + 12bit + 8bit) / 8bit ≈ 1.488Mpps
1 个 100Mbps 的端口 ( 就是常说的百兆端口 ) 的 PPS，有以下计算方法:
100M / (64bit + 12bit + 8bit) / 8bit ≈ 0.1488Mpps
在以太网的数据包中，最小的数据包的大小是 64 Byte，加上 8 Byte 的前导字节以及 12 Byte 的帧间间隙，合计 84 Byte。乘 8 转换单位为 bit。
那么，1 个千兆端口 + 4个百兆端口的交换机，要做到全双工无阻塞的工作状态，需要的包转发率如下:
(1.488Mpps ＋ 4 * 0.1488Mpps) * 2 = 4.1664Mpps
而 8 个千兆端口的交换机，要做到全双工无阻塞的工作状态，需要的包转发率如下:
1.488Mpps * 8 * 2 = 23.808Mpps = 2.3808Gpps
2.2. 背板带宽
背板带宽是模块化交换机上的概念，因为模块化交换机上的零件可被更换，所以背板带宽也跟着变。而固定端口交换机的背板带宽不会变。
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。简单来说就是交换机上所有端口能提供的带宽总和。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力。
1 个千兆端口 + 4 个百兆端口的端口的交换机，要做到全双工无阻塞的工作状态，需要的背板带宽如下：
1Gbps * 2 + 4 * 0.1Gbps * 2 = 2.8Gbps
8 个千兆端口的交换机，要做到全双工无阻塞的工作状态，需要的背板带宽如下：
1000Mbps * 2 * 8 = 16Gbps
用 1个千兆端口 + 4个百兆端口的交换机为例子，当交换机数据指标中背板带宽 >= 2.8Gbps，PPS >= 4.1664Mpps，就可以认为该交换机是无阻塞全双工的交换机。