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1、实用文档 文案大全 产品名称 Product name 密级 Confidentiality level NE40E&80E 内部公开 产品版本 Product version Total 9 pages 共9页 10G 以太网速率计算 (仅供内部使用） For internal use only 拟制 : Prepared by 陈伟 日期： Date 2008-2-28 审核 : Reviewed by 日期： Date 审核 : Reviewed by 日期： Date 批准 : Granted by 日期： Date 华为技术有限公司 Huawei Technologies Co.,
2、Ltd. 版权所有侵权必究 All rights reserved 实用文档 文案大全 修订记录 Revision record 日期 Date 修订版本 Revision version 修改描述 change Description 作者 Author 2008-2-28 1.00 初稿完成陈伟 实用文档 文案大全 目录 1 测试仪发包速率. 5 1.1 LAN 接口 5 1.2 WAN 接口 . 6 2 从数据接口带宽上看. 7 3 从转发查找性能上看：. 8 4 线速转发常见问题. 8 4.1 查找性能问题. 8 4.2 水线设置问题. 8 实用文档 文案大全 10G以太网速率计算 关
3、键词 Key words：10G以太网 PHY 线速 XAUI SPI4 摘要Abstract：本文介绍了10G 以太网接口从测试仪上看到的速率的含义，接口板对10G以太 网线速转发的支持，以及测试性能时遇到的典型问题。 缩略语清单 List of abbreviations： Abbreviations缩略 语 Full spelling 英文全名Chinese explanation 中文解释 LAN local area network 局域网 WAN wide area network 广域网 XAUI 10 Gigabit Ethernet Attachment Unit Inter
4、face 10G以太网连接单元接口 SPI4 System Packet Interface IPG Inter-Packet Gap 帧间隔 我们知道 10G以太网 LAN 速率是 10.3215Gbps,WAN 速率是 9.95328Gbps。这其中会有一 实用文档 些开销，那实际净荷是多少呢？接口带宽是否能满足线速转发需求？ 先从测试仪看起： 1 测试仪发包速率 从测试仪上能看到，在10G线速打流量的时候，实际发包速率达不到10G，这是怎么回 事呢？ 为了便于下面的计算，先看一下以太帧的结构： 根据 Ethernet的CSMA/CD 的工作原理，报文在发送之前，要先侦听一段时间(IPG
5、Inter-Packet Gap 帧间隔 )，如果在这段时间内线路空闲，则可以发送；以太网帧前有8个字 节的前导码，其中7个字节为 AA 用于与接收端同步；第8个字节为 AB，用于定界，标明从现 在开始后面的内容真正的是以太网帧了。 串行数据流一般要进行8B/10B编码， 64B/66B编码。编码的主要功能如下： （1）确保在接收器恢复时钟时有充足的信号转换 （2）编码空间允许将控制信号编码到数据流中 （3）能够纠错 （4）某些编码（用于控制信号）包含一个唯一的、易识别的代码位模式（类似于句 子中的逗号），它有助于快速同步和接收器位对齐 （5）直流补偿 1.1 LAN 接口 LAN 接口速率
6、10.3125Gbit/s。当设置 100%带宽时，测试仪显示链路速率是10Gbit/s，这 是没有经过 64/66B编码时的速率。而此时测试仪显示的10Gbit/s是包括以太帧、前导码、帧 间隔的。 实用文档 文案大全 64/66B编码开销： 64/66 10.3125G*64/66=10G 当测试仪线速发送64字节以太报文时，测试仪的实际发送速率是纯以太帧的速率 7.618987119Gb/s，不包括前导码、IPG。 当测试仪线速发送9618字节以太报文时，测试仪的实际发送速率是纯以太帧的速率 9.979164710Gb/s，不包括前导码、IPG。 1.2 WAN 接口 WAN 接口速率
7、9.95328G bit/s。当设置 100%带宽时，测试仪显示链路速率是9.294196G bit/s （包括以太帧、前导码、帧间隔），是没有经过64/66B编码、没有算SDH开销时的速率。 SDH开销： 26/27 64/66B编码开销： 64/66 9.95328G*26/27*64/66=9.294196G 当测试仪线速发送64字节以太报文时，测试仪的实际发送速率是纯以太帧的速率 7.081294496Gb/s，不包括前导码、IPG。 PIC端口速率统计，和测试仪发送统计是一致的： Last 10 seconds input rate: 7074457688 bits/sec, 138
8、17300 packets/sec Last 10 seconds output rate: 7074457760 bits/sec, 13817300 packets/sec 当测试仪线速发送9618字节以太报文时，测试仪的实际发送速率是纯以太帧的速率 实用文档 文案大全 9.274905241Gb/s，不包括前导码、IPG。 测试仪中的 Datagram bit rate和 Line bit rate 的意义分别是： IP净荷 46字节，以太帧 64字节。 Datagram bit rate : 19531250*46*8=7187500000bits/s 纯 IP净荷的速率 Line b
9、it rate : 19531250*64*8=10000000000bits/s 纯以太帧净荷的速率 下面从数据接口和查找转发两个方面分别说明是怎样实现10G以太网转发的： 以某 LPU板为例， LPU板结构如下： 2 从数据接口带宽上看 PIC上是 PHY 芯片，主要有 PHY-XS ，PCS，WIS， PMA 层，对外接口是XAUI 和XFI 。 XFI接口流量带宽是10.3125Gb/s，经过 PMA 层串并转换，进入PCS层，经过 66B/64B 解 码，带宽变成 10.3125Gb/s*64/66=10Gb/s 。进入 PHY-XS 层，经过 8B/10B 编码，带宽变成 10Gb
10、/s*10/8=12.5Gb/s ，再进行并串转换，分成4组差分线，每组差分线带宽 NP1 NP2 TM TM 交换网 PIC PIC 实用文档 文案大全 12.5G/4=3.125Gb/s。 PIC通过 XAUI 接口和 NP1连接， NP1芯片内部集成MAC 。NP1和NP2之间通过 SPI4接口 连接，在接口上传输IP净荷。SPI4接口时钟频率390MHz ， 该接口带宽是390*2*16=12.48Gb/s 。 SPI4接口每个 burst 128字节，两次 burst之间有 16bit的控制字，属于开销，所以该接口的实际 净荷带宽是 12.48*128/130=12.288Gb/s
11、。 NP2和TM 之间的接口是 SPI4接口， 时钟频率 360MHz ， 接口带宽是 360*2*16=11.52Gb/s ， 实际净荷带宽是11.52*128/130=11.34Gb/s 。 TM 和交换网之间是serdes 接口，去掉开销以后能满足10G IP净荷传输。 3 从转发查找性能上看： NP1转发性能： 30Mpps，支持 2个子卡，每个子卡15Mpps。测试仪按照以太网最小包长 线速打流量，包速率是10G/(64+8+12)/8=14.88Mpps 。 NP2转发性能： 30Mpps，支持 2个子卡，每个子卡15Mpps。 从查找转发带宽上看，是可以支持10G以太网线速的。
12、4 线速转发常见问题 4.1 查找性能问题 在上面介绍的LPU板上，能插 2个子卡。当分别插12*GE 卡和 10G LAN 卡时，分别打流 量， 12*GE 卡12个端口一共 10G流量， 64字节报文，查找ACL 表转发。 10G LAN 卡打 10G流 量， 64字节报文，查找FIB表转发。发现这时10G LAN 卡即使打 3G左右的流量， 12*GE 卡还 是有丢包。 原因： NP2要查上行 ACL 表， NP2与其他查找模块配合时查找延时比较大，会影响NP2 线速性能。另外，由于NP2不支持查找乱序，因此IP转发的线速性能也会受查ACL 影响，性 能也降到 63.16%。 该问题主要
13、体现在短包上，速率一定的情况下包越短包速率越大。NP转发是基于包转 发的，所以短包更能体现NP查找的性能。 4.2 水线设置问题 在较早的版本上，10LAN 子卡长包不能线速。开始解决的办法是修改帧间隔，将帧间 实用文档 文案大全 隔由 12字节改成 11字节，修改后长包能线速。 但是后来发现这不是问题的根本原因，根本原因是NP1的下行 buffer 设置不正确。该 buffer 支持 16个逻辑端口，出问题时buffer的水线是按照16个端口设置的，这样每个端口分 得的 buffer很小，水线就会设置成很低的值。如果打长包，很容易超水线，产生反压，造成 丢包。将 buffer 按照 1个端口进行设置，水线可以设的很高，能够缓存足够多的长包。在修改 buffer配置后，把帧间隔恢复成12字节，长包仍能线速。 在测试接口卡转发性能时，修改buffer水线是一个常用的手段。水线设的太低，很容易 产生反压，可能达不到线速；设的太高，在流量有拥塞或突发时，不能提早产生反压，会有 丢包。