線速是體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，很多數(shù)據(jù)中心在采購網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，都會(huì)要求設(shè)備具備線速能力，或者是部分線速能力。在RFC 1242中對(duì)線速做了定義：在不丟失任何一個(gè)幀的情況下最大轉(zhuǎn)發(fā)速率，以太網(wǎng)吞吐量最大理論值稱為線速，若是千兆設(shè)備就要達(dá)到千兆的線速，若是萬兆設(shè)備就要達(dá)到萬兆的線速。理論歸理論，實(shí)際中畢竟要考慮很多外界的干擾因素，因此很多時(shí)候的網(wǎng)絡(luò)都是“偽線速”，線速是要在特定情況下，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中才能測(cè)試出來的。在選型設(shè)備時(shí)，不必一味強(qiáng)調(diào)滿足各種情況下的線速，實(shí)際中除了廣播風(fēng)暴，也不會(huì)設(shè)備所有端口都做線速轉(zhuǎn)發(fā)，那一定是一個(gè)異常的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，一般端口速率超過80%時(shí)，數(shù)據(jù)中心都會(huì)開始網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容了，根本不會(huì)等到端口線速轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)才去擴(kuò)容。線速是理想化的東西，在選擇設(shè)備的時(shí)候千萬不要看重這個(gè)，否則會(huì)被欺騙的。就像我們購買的小汽車，最大行駛速度都可以達(dá)到200多公里∕小時(shí)，而很多人一輩子都不會(huì)將汽車開到那么高的速度，小汽車設(shè)計(jì)的理論速度的確可以達(dá)到，但會(huì)有各種條件限制。所以對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備線速的事兒，且不可鉆牛角尖。下面，就來詳細(xì)說一說網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為滿足線速性能里的門道。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有的只有1U高，有的卻有20U高，對(duì)外端口有千兆、萬兆、40G、100G甚至更高，尤其是在框式設(shè)備上，不同端口速率的板卡插在同一個(gè)機(jī)框里，要全部滿足所有板卡都線速，是很難做到的。因?yàn)榈退俣丝诎蹇▋?nèi)部需要的連接器只要是低速的就可以，而高速端口板卡內(nèi)存需要高速連接器，在一個(gè)機(jī)框里很難全部滿足，或者在某些板卡組合的情況下，部分端口就無法達(dá)到線速。這種情況在早期的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中表現(xiàn)更為明顯，那時(shí)內(nèi)部連接器速率都比較低，內(nèi)部還不是信元轉(zhuǎn)發(fā)，按照?qǐng)?bào)文HASH轉(zhuǎn)發(fā)，內(nèi)部很容易出現(xiàn)擁塞導(dǎo)致業(yè)務(wù)丟包。在這種情況下，如果數(shù)據(jù)中心要驗(yàn)證采購設(shè)備的線速性能，往往設(shè)備商會(huì)將能線速部分展現(xiàn)出來，而小部分無法線速的部分盡量在測(cè)試中避免。還有隨著測(cè)試報(bào)文數(shù)量越大（或數(shù)據(jù)幀越短），網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要處理和校驗(yàn)的負(fù)擔(dān)就會(huì)越重，出口轉(zhuǎn)發(fā)速度必然要下降的，但是越接近線性關(guān)系。很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在大包數(shù)據(jù)的處理上是可以達(dá)到線速的，而報(bào)文長(zhǎng)度越小，達(dá)到線速的難度越大，若報(bào)文只有64字節(jié)，對(duì)設(shè)備的性能考驗(yàn)是最大的。在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可能達(dá)不到線速。其實(shí)，我們知道實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)中，是不可能只有一種64字節(jié)長(zhǎng)度的報(bào)文，肯定是各種長(zhǎng)度的報(bào)文混雜在一起，這時(shí)對(duì)設(shè)備的壓力還不算最大。

線速的概念主要指的是交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這種設(shè)備靠硬件芯片轉(zhuǎn)發(fā)，可以具備線速能力，而這些設(shè)備的CPU處理能力是比較弱的，所以CPU處理的報(bào)文是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到線速的。交換機(jī)的CPU不會(huì)處理轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文，除非硬件芯片里沒有了轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)的情況下才會(huì)考慮通過CPU轉(zhuǎn)發(fā)，交換機(jī)的CPU主要是協(xié)議報(bào)文的處理和設(shè)備管理，處理報(bào)文的能力相對(duì)很弱，沒有線速的概念。就算是硬件芯片也不是什么情況下都能滿足所有端口線速，有的芯片受工藝水平所限，芯片整理的轉(zhuǎn)發(fā)帶寬就有瓶頸，當(dāng)所有外部端口都線速轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，芯片就會(huì)有丟包，芯片只能保證部分端口線速情況下無丟包。我們知道，在很多選型測(cè)試中，經(jīng)常使用蛇形測(cè)試，即將面板所有外部端口都收尾相連，打入線速流量，看是否有丟包，很多設(shè)備在這種情況下無法測(cè)試通過，就是芯片本身存在端口線速的數(shù)量限制。還有路由器，它是靠CPU轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的。路由器雖然CPU能力很強(qiáng)，但是要滿足線速還是很困難，一般路由器會(huì)考慮用NP芯片來完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，或者也植入硬件芯片來完成，靠硬件的處理速度來滿足線速的轉(zhuǎn)發(fā)，這種設(shè)計(jì)理念使得路由器和交換機(jī)的界限越來越模糊。在很多時(shí)候，有人拿路由器當(dāng)交換機(jī)用，有人拿交換機(jī)當(dāng)路由器用，讓兩者技術(shù)實(shí)現(xiàn)上不斷融合。

線速的測(cè)試其實(shí)是有標(biāo)準(zhǔn)的，RFC2544就是線速測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)。RFC2544明確建議40、64、128、256、512、1024、1280 和 1500字節(jié)這些數(shù)據(jù)幀是需要測(cè)試的。在線速的流量情況下，測(cè)試網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的丟包、時(shí)延、抖動(dòng)、吞吐量、背靠背，這些概念在網(wǎng)絡(luò)上都可以找到在此不再細(xì)說。這里要注意的是，以太網(wǎng)報(bào)文有能看到的部分，也有看不到的部分。在以太網(wǎng)報(bào)文之前，還有96bits的空閑幀�？臻e幀是根據(jù)以太網(wǎng)的CSMA/CD原理，用來偵聽鏈路是否空閑，如果空閑，就可以發(fā)送報(bào)文。接著會(huì)有七個(gè)字節(jié)的前導(dǎo)碼AA（01010101）用于與接收端同步，因?yàn)殡娖揭桓咭坏�，很容易同步。最后還有一個(gè)字節(jié)的AB，作為幀界定使用，表示后面開始真正的以太幀，這20個(gè)字節(jié)在日常的網(wǎng)絡(luò)抓包中是不可見的，是以太網(wǎng)物理層封裝的東西。這部分長(zhǎng)度并不一定是固定的，而是可調(diào)的，有的設(shè)備為何提升轉(zhuǎn)發(fā)效率，將這部分調(diào)小，這樣單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)的報(bào)文數(shù)量就多，轉(zhuǎn)發(fā)效率提升。不過，這樣做也會(huì)帶來困擾，就是與其它設(shè)備對(duì)接時(shí)，其端口轉(zhuǎn)發(fā)速率要比對(duì)方高，可能會(huì)出現(xiàn)超線速的情況，對(duì)其它設(shè)備有影響。線速是要求設(shè)備提供的幀間隙和前導(dǎo)碼按照標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)的來，有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備小包達(dá)不到線速時(shí)，往往將這部分長(zhǎng)度調(diào)小，還提升線速能力，這樣就與線速的標(biāo)準(zhǔn)背道而馳。

線速一般是網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品在實(shí)驗(yàn)室里的理論值，是理想化的東西，在實(shí)際應(yīng)用中也要達(dá)到線速是比較困難的，所以在選購網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，不要過于依賴這一性能指標(biāo)，還是要看網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的綜合處理能力。