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千兆位以太网接口的理论最大吞吐量是多少?

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Public
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Category:
data-ontap-8
Specialty:
core
Last Updated:

可不使用  

适用于

  •  集群模式 Data ONTAP 8 
  •  Data ONTAP 7 及更早版本 

解答

在性能基准测试过程中、最大理论吞吐量的问题通常会再次暴露出其丑恶的一面。1 Gbps 的理论最大容量是多少?

附注:以下为应用作指引而非科学事实之约数。

我们了解有关以太网的几个方面、这将使我们能够计算理论上的最大吞吐量。所有帧都必须具有 8 字节的前导码、 12 字节的帧间隙以及最小长度 64 字节、其中包括目标 MAC ( 6 字节)、源 MAC ( 6 字节)、协议类型( 2 字节)、有效负载( 46 字节)和 CRC ( 4 字节)。因此、帧大小(包括前导码和帧间隙)为 84 字节( 8+12+64 )。

每秒帧数可以计算为:

速率 / 帧大小 = 每秒帧数

1000 Mbps/ ( 84 字节 x 8 ) = 帧 / 秒

- 或 -

1,000,000,000 位 /672 位 = 1,488,000 帧 / 秒。

因此,最大理论吞吐量计算如下:

每秒帧数 x 帧大小

1,488,000 x 512 位 ** =761 Mbps

: 64 字节帧 x 8 位 = 512 位

但是,我们也会从前导码和帧间隙中丢失一些带宽。可以按如下方式计算:

前导码(请记住,它是 8 字节):

每秒帧数 x 8 字节 x 8 位(将其转换为 Mbps )

1,488,000 x 8 x 8=95 Mbps

帧间隙(请记住,它是 12 字节):

每秒帧数 x 12 字节 x 8 位(转换为 Mbps )

1,488,000x12x8=143 Mbps

因此,给定 64 字节帧的实际最大值是 523 Mbps ( 761 – 95 – 143 )或 65 MB/ 秒。

现在、让我们使用 1518 字节的帧快速计算。

在序言部分和帧间隙中添加:

8+12+1518=1538

1000 MBps / ( 1538 字节 x 8 ) =81,274 帧 / 秒

81,274 帧 / 秒 x 12144 位 ***=986 Mbps

: 1518 字节 x 8 位 = 12144 位

前导码开销: 81,274x8 = 5Mbps

帧间隙开销: 81,274x12x8 = 7Mbps

因此,给定 1518 字节帧的最大吞吐量为 974 Mbps ( 986 – 5 – 7 )或 121 MB/ 秒。

请注意,这些数字不包括以太网帧、 IP 、 TCP 或 UDP 开销,因此我们将在该处再加一个命中。

让我们来看看一个 9K MTU (巨型帧)以及 TCP 的所有相关开销。

帧大小 =9000 字节
帧间隙 =12 字节
以太网前导码 =8 字节
以太网报头 =14 字节
以太网 FCS =4 字节
IP 报头 =20 字节
TCP 报头 =20 字节
TCP 选项 =12 字节

每秒帧数:

9000+12+8=9020 x 8=72,160 位

1,000,000,000 位 /72,160 位 = 13,858 帧 / 秒

无开销的最大吞吐量

13,858 x 72,000 = 997 Mbps

前导码开销

13858 x 8 x 8=.886

帧间隙

13,858 x 12 x 8=1.33 Mbps

以太网报头开销

13,858 x 14 x 8=1.55 Mbps

以太网第一客户发货( FCS )开销

13,858 x 4 x 8=.443 Mbps

IP 报头开销

13,858 x 20 x 8=2.21 Mbps

TCP 报头开销

13,858 x 20 x 8=2.21 Mbps

TCP 选项开销

13,858 x 12 x 8=1.33 Mbps

采用巨型帧和 TCP 的千兆以太网理论吞吐量:

997Mbps -.886 – 1.33 – 1.55 – .443 – 2.21 – 2.21 – 1.33 = 987Mbps 或 123 MB/ 秒。

无巨型帧和使用 TCP 的千兆以太网的大概吞吐量约为 928 Mbps 或 116 MB/ 秒。但是,这仍然不能准确地反映客户在现实世界中的期望。其他因素会影响吞吐量。其中包括但不限于文件大小、事务类型、缓存命中次数 / 未命中次数、 CPU 利用率、网络利用率、磁盘利用率、协议(网络文件系统( NFS )、通用 Internet 文件系统协议( CIFS )等)、客户端类型、内核版本等

其他信息

不适用