如何根据摄像头数量选择一个合适的交换机

经常有朋友提到，100台摄像头用什么交换机合适，网络管理员在视频监控系统安装过程中往往会出现图像卡频的情况，最大的原因是什么呢？如何才能解决此类问题？其实这些都是跟交换机的选择有关，这是个老问题，虽然前面我们有提到过这类问题，但是仍然有不少的朋友多次问到，那我们今天就把关于接入层的交换机选择问题了解清楚。

可以看下，这是我们传常用到的三层网络，主要做接入层、汇聚层、核心层组成，我们今天就主要了解下接入层的交换机选择。

一、影响交换机的因素

1、线速的背板带宽

考察交换机上所有端口能提供的总带宽。计算公式为端口数*相应端口速率*2(全双工模式)如果总带宽≤标称背板带宽，那么在背板带宽上是线速的。

2、包转发线速

第二层包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps+百兆端口数量*0.1488Mpps+其余类型端口数*相应计算方法，如果这个速率能≤标称二层包转发速率，那么交换机在做第二层交换的时候可以做到线速。

二、那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?

包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包(最小包)的个数作为计算基准的。对于千兆以太网来说，计算方法如下：1，000， 000，000bps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps 说明：当以太网帧为64byte时，需考虑 8byte的帧头和12byte的帧间隙的固定开销。故一个线速的千兆以太网端口在转发64byte包时的包转 发率为1.488Mpps。快速以太网的统速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一，为148.8kpps。

*对于万兆以太网，一个线速端口的包转发率为14.88Mpps。

*对于千兆以太网，一个线速端口的包转发率为1.488Mpps。

*对于快速以太网，一个线速端口的包转发率为0.1488Mpps。

所以说，如果能满足上面三个条件，那么我们就说这款交换机真正做到了线性无阻塞。

背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。目前交换机的内部结构主要有以下几种：

1、一是共享内存结构，这种结构依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能 连接，由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这种方法需要很大的内存带宽、很高的管理费用，尤其是随着交换机端口的增加，中央内存的价格会很高，因而交换 机内核成为性能实现的瓶颈；

2、是交叉总线结构，它可在端口间建立直接的点对点连接，这对于单点传输性能很好，但不适合多点传输；

3、是混合交叉总线结构，这 是一种混合交叉总线实现方式，它的设计思路是，将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵，中间通过一条高性能的总线连接。其优点是减少了交叉总线数，降低 了成本，减少了总线争用;但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。

三、如何考察交换机是否够用

但是，我们如何去考察一个交换机是否够用呢?显然，光从背板带宽考查是不够的，弱电君认为应该从三个方面来考虑：

第一步、判断所有带的的摄像头总带宽

这步可以初步的判断出是使用百兆还是千兆交换机

例如有24个130万为H.264 摄像头，码率为4M，那么24*4=96M，显然百兆交换机是不合适的（百兆交换机按照利用率为60%计算），需要使用千兆交换机。

第二步：计算出背板带宽，也就是交换机所有端口的容量。

背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时设计成本也会上去。

假设有24个摄像头，接入24口的交换机。

计算公式：端口数×相应端口速率×2（全双工模式）

24口百兆+2口千兆

计算出：24*2*100+2*2*1000=8.8Gbps

也就是说背板带板不小于8.8Gbps交换机可以实现全双工无阻塞交换，证明交换机具有发挥最大数据交换性能的条件。

第三步：计算出包转发率（也就是满配置吞吐量）

满配置吞吐量(Mbps)=满配置GE端口数×1.488Mpps其中1个千兆端口在包长为64字节时的理论吞吐量为1.488Mpps。

例如，一台最多可以提供24个千兆端口的交换机，其满配置吞吐量应达到 24×1.488Mpps =35.7Mpps，才能够确保在所有端口均线速工作时，提供无阻塞的包交换。

如果一台交换机最多能够提供176个千兆端口，而宣称的吞吐量为不到 261.8Mpps(176 x 1.488Mpps = 261.8)，那么用户有理由认为该交换机采用的是有阻塞的结构设计。

一般是这三者都满足的交换机才是合格的交换机。

四、总结

大家可以先看下这个网络监控拓扑图，这个图是比较经典的，但也比较明显，层次比较分明。

当然对于接入层与汇聚层以及核心交换机的选择，他们的因素是不一样的，接入层我们可以从码流、背板带宽、包转发率三个因素来选择，我们上面已经提到了。

而对于汇聚层交换机的选择，因为主要压力是在汇聚层交换机，汇聚层交换机既要承担监控存储的流量，还要承担实时查看调用监控的压力，所以选择适用的汇聚交换机显得非常重要。

对于核心层交换机来说，考虑交换容量以及到汇聚的链路带宽，因数据存储是放置在汇聚层，所以核心交换机没有视频录像的压力，只要考虑同时多少人看多少路视频就行。