详解数据中心交换机的关键参数

ZDNET网络频道 01月10日 综合消息：随着数据流量的爆发式增长，数据中心的建设标准也在不断提升，显然普通的交换机已经无法满足数据中心的需要，数据中心交换机具有高容量、大缓存、虚拟化、二层TRILL等技术方面的特征，可以满足需求。到底数据中心交换机应该具备哪些关键参数?

端口线速转发:现在的数据中心交换机，端口线速转发是最基本的要求，新的背板技术也可满足。对数据中心交换机是 数据中心的重要组成部分，是实现数据中心与外界信息交互不可或缺的设备。数据中心从出现到现在，已经发展到了第四代，数据中心的交换机也在不断地进步。虽 然数据中心领域出现了很多新特性，比如：FCoE、TRILL、EVI、XVLAN、SPB等等，但真正决定交换机性能、质量好坏的标准依然是那些基本的 参数。交换机的基本功能就是交换，所以交换性能仍是交换机的最关键参数。除了交换性能要求，对数据中心的交换机还有更多其它的技术参数，下面就来说一说数 据中心交换机的关键参数，以便对采购、使用、扩容数据中心网络时供参考。

数据中心也分为盒式交换机和机架式交换机，盒式交换机是一种有固定端口数，有时也会带有少量扩展槽的交换机。机架式交换机是一种插槽式的交换机，这 种交换机扩展性较好，可支持不同的网络类型，可支持更大端口密度的网络。一般在数据中心的接入层都会采用盒式交换机，盒式交换机有的只有二层功能，也有的 支持三层功能，基本是以二层为主。在数据中心的汇聚、核心出口都会采用机架式交换机。相比盒式交换机，机架式交换机都具有三层功能，需要关注更多的关键参 数。

之所以这种网络设备叫交换机，就是其有强大的交换功能。那么衡量一个交换机交换性能的参数主要有背板带宽、端口密度和交换容量。

背板带宽是交换机接口处理器和数据总线间所能吞吐的最大数据量，背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，背板 带宽是机架式交换机的技术参数，对于盒式交换机一般没有背板带宽的概念。一般背板带宽从几个Gbps到几百Gbps不等，背板带宽也不是越高越好，只要满 足端口线速转发就可以，设计太高就会造成成本上的浪费。早期的背板技术不高，无法满足设备所有于无法达到完全线速的背板，背板带宽的计算和内部实现有关， 比如多少插槽、能为每个插槽提供多达带宽，这样得出背板带宽。对于可以线速转发的交换机，背板的带宽计算方法就很简单：端口数*相应端口速率*2(全双工 模式)，当然背板也可以设计成冗余模式，可以多提供一些背板带宽，这样插槽之间的转发有多个背板通道，一旦部分出现问题，业务会自动切换，达到冗余备份的 目的。现在数据中心高端的交换机背板带宽早已是T级别了。

端口密度是一个数据中心交换机的关键参数，代表着交换机的转发能力。比如某款盒式交换机可以提供48个万兆端 口，某款机架式交换机可提供24口40G的插卡，某款机架式交换机可提供18个插槽等等。拥有端口密度越大，代表着这个设备的转发能力越强，端口速率越 高，代表着这个设备的处理性能越强。随着40G/100G端口的普及，数据中心交换机已经可以提供：8口100G板卡、24口40G板卡这些单槽位就可接 近1T的机架式交换机。未来随着光模块技术提升，光模块越来越小，则单槽位可提供的100G端口密度会更高，现在单槽位提供48个万兆端口的机架式交换机 已经普及。由于受数据中心机柜尺寸限制，机架式交换机的宽度无法再扩宽，所以目前能提供48个万兆端口已经达到极限。另外能支持越多的模块类型，则表示设 备的实用性越强，可以应用于不同的网络环境，比如：LAN接口、WAN接口、ATM接口。端口带宽类型越丰富越好，即支持40G、100G高速端口，又支 持百兆、千兆低速端口，即支持XFP又支持SFP、SFP+、CFP等等多种光接口类型。这些都是交换机的重要考量参数。

数据中心的交换机基本都是基于二、三层转发的交换机，这样二、三层转发表项的容量基本代表了这个设备所能承载的 用户数量。现在的交换机基本能够达到：二层MAC地址表项32K，这意味着这个交换机能最多带三万多二层用户地址，三层路由表项16K。这意味着这个交换 机最多能学习一万多条路由。现在的交换机规格越来越大，MAC地址和IP路由基本都可以超过128K，甚至达到1M，这让数据中心可以任意扩容、使用而不 必担心网络设备的能力。还有一项规格对于交换机也非常重要，就是ACL，即访问控制列表。通过ACL可以灵活地实现业务部署，对网络攻击进行限制，让交换 机更灵活地工作。一般采用商用芯片的交换机ACL规格都不高(10K以下)，并且使用有诸多限制。像思科采用自有芯片，则可以讲ACL规格做的很大，可以 提供一百K的ACL规格。

数据中心交换机的管理功能是指交换机如何控制用户访问交换机，以及用户对交换机可是程度如何。交换机的管理能力 高低体现在了CPU、Memory参数上。一般的交换机处于成本的考虑，不会采用处理速度太快的CPU，交换机的CPU主要完成设备的管理、监控和三层表 项学习，真正的数据转发并不是靠CPU完成，所以不用运行速度太高的CPU。随着CPU成本越来越低，交换机的CPU也呈越来越高的方向发展。目前一般的 中高端交换机CPU主频都在1000MHz以上。内存Memory也如此，从64M到256M、1G等等越来越大，甚至出现了5G的超大内存的交换机，这 些性能参数也是一个交换机性能的重要体现。

既然是数据中心交换机，那就必须要具备数据中心本身的一些特性。这几年数据中心的新技术层出不穷，虚拟化、XVLAN、TRILL、SDN、EVI、SPB、FCOE等技术都是数据中心特有的技术。比如一虚多，多虚一的虚拟化技术，一些盒式的交换机甚至可以提供10台设备虚拟化成一台设备，一些机架式交换机则可以提供一台设备虚拟化成10多台独立设备。数据中心交换机要具备部署这些新技术的能力，以便在未来的数据中心中发挥更好的作用。

数据中心的交换机具有很多设备参数，而本文所介绍的这些参数是其中最重要、最关键的参数，这些参数往往可以代表这台设备的综合能力，是我们在采购设备、扩容数据中心、使用时要认真研究和主要关注的。每一个参数都影响到交换机的性能、功能和不同集成特性。