千兆位以太网接口的理论最大吞吐量是多少？

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

注： 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

注： 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