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在互聯(lián)網(wǎng)信息時(shí)代，人們的生活和工作都需要依賴網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的快慢很大程度上影響了人們上網(wǎng)的體驗(yàn)感。

而網(wǎng)絡(luò)的快慢一般決定于你所安裝的網(wǎng)線，那么問題來了。1000Mbps換算成MB/s是多少？

一些朋友對(duì)Mbps和Mb/s換算存在誤區(qū)，甚至誤以為1000Mbps就是1秒可以下載1000MB的文件。

為了讓大家不鬧笑話，今天就來科普一波。

01

如何理解Mbps與MB/s？

在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)候，往往會(huì)用到Mbps這個(gè)單位，GbE or 1 GigE 的網(wǎng)卡現(xiàn)在很流行，這個(gè)東西被大家叫做“千兆網(wǎng)卡”。

同時(shí)，大家特別習(xí)慣用GB或者MB來描述一個(gè)磁盤的大小。這個(gè)叫做Gigabyte或者Megabyte。

但描述文件大小（或者討論磁盤空間）的時(shí)候，我們通常還會(huì)用GiB或者MiB來描述。

GB和GiB的對(duì)比實(shí)際上就是上面標(biāo)的關(guān)系了，KB、MB、GB、TB來自于10進(jìn)制三位分割的計(jì)數(shù)法，也就是每隔三位數(shù)加進(jìn)一個(gè)逗號(hào)。

這是對(duì)應(yīng)了歐美那邊的計(jì)算方法，這個(gè)來源于“短級(jí)差制（short scale）”，本意是指1000個(gè)前數(shù)，例如1 billion= 1000 million，也就是10億= 1000個(gè)百萬(wàn)。

但是這種計(jì)數(shù)方法本身會(huì)帶來困擾。

如果敏感一點(diǎn)的讀者看到了“短級(jí)差制”，一定會(huì)想到“長(zhǎng)級(jí)差制（long Scale）”，長(zhǎng)級(jí)差制是以百萬(wàn)（10的6次方）來作為下一個(gè)級(jí)別的，在長(zhǎng)級(jí)差制之內(nèi)1 billion 代表的意思就是“萬(wàn)億”了，代表100萬(wàn)個(gè)百萬(wàn)，也就是10的12次方。

無(wú)論是短級(jí)差制還是短級(jí)差制在歐洲都在用，這件事就會(huì)引起混亂，于是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織就依照短級(jí)差短方式定義了一套標(biāo)準(zhǔn)化的詞頭計(jì)數(shù)方式，以10的3次方為級(jí)，這也就是我們現(xiàn)在的千、兆、吉、太、拍、艾、澤……的計(jì)數(shù)方法了。

同理，在二進(jìn)制中，我們會(huì)以2的n*10次方來計(jì)算數(shù)字的大小，于是就有一個(gè)二進(jìn)制的詞頭，寫法和國(guó)標(biāo)的詞頭類似，只不過在英文中把后兩位依據(jù)發(fā)音習(xí)慣替換成了bi。

例如Giga被改成了Gibi、Tera被改成了Tebi，我們說的MB（megabyte），也被改成了mebibyte，也就是簡(jiǎn)寫的MiB。

回到留言的問題：1000Mbps的網(wǎng)絡(luò)，換算為MB是多少，首先我們先搞清楚1000Mbps是什么，前面說了是是GbE，這個(gè)東西叫做“吉比特以太網(wǎng)（Gigabit Ethernet）” 注意這里面用的是Giga，說明是10進(jìn)制計(jì)算的，也就是一秒鐘可以傳輸1,000,000,000個(gè)比特。

02

怎么深層理解網(wǎng)絡(luò)傳輸？

我們都知道的是一個(gè)字節(jié)（Byte）是由8個(gè)比特（Bit）組成。按理論上來說，1000Mbps的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬在一秒鐘之內(nèi)可以傳遞125MegaByte的數(shù)據(jù)。

但是，我們得明白，在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臅r(shí)候并不是光傳輸你所需要的數(shù)據(jù)，在傳輸?shù)倪^程中還需要將數(shù)據(jù)改變成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，所謂的打包數(shù)據(jù)就是在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層為數(shù)據(jù)增加相應(yīng)的標(biāo)記信息。

這些信息對(duì)傳輸文件本身這件事并不會(huì)有太大的意義，只是為了能夠完成網(wǎng)絡(luò)傳輸。

這時(shí)候，你在文件管理器中傳輸文件的時(shí)候看到的速度就已經(jīng)不是網(wǎng)卡的速度了，而是在傳輸后層層打包后的凈文件流數(shù)據(jù)獲取速度。

因此，有的人就在問，為什么明明是千兆網(wǎng)卡，傳輸速度卻不會(huì)達(dá)到125MB/秒？

這里損失的一部分速度就是打包數(shù)據(jù)包所占用的傳輸流量。

所以速度達(dá)不到125MB/秒并不是網(wǎng)絡(luò)的問題，而是正常現(xiàn)象。

那么有沒有可能讓傳輸速度進(jìn)一步提高，盡量接近125MB/秒的極限呢？也是可以的。我們就得從數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)幀來入手了。

03

提升網(wǎng)絡(luò)傳輸性能

的方法？

之前給大家講過以太網(wǎng)幀，其中有一個(gè)MTU設(shè)置，叫做最大傳輸單元（Maximum Transmission Unit），每個(gè)以太網(wǎng)幀可以被定義為一個(gè)傳輸單元。以太網(wǎng)所定義的一個(gè)幀的大小為1538。

在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上開始傳輸?shù)臅r(shí)候設(shè)備會(huì)先發(fā)出7個(gè)字節(jié)的先導(dǎo)碼，然后按照固定的格式分節(jié)來傳輸后面的數(shù)據(jù)。

這個(gè)過程叫做一個(gè)傳輸單元，最終一個(gè)幀會(huì)以四個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)碼結(jié)束。其中最多會(huì)在Data這一節(jié)承載1500字節(jié)的數(shù)據(jù)。

如果我們把一個(gè)幀當(dāng)作一輛卡車的話是這樣的：

車頭、車架、車輪都是數(shù)據(jù)包的封裝結(jié)構(gòu)，車廂就是數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)。

即便是數(shù)據(jù)再少，車頭、車架、車輪也是精簡(jiǎn)不掉的。

但我們可以盡量的增加車廂的大小，讓一趟車盡量的運(yùn)送更多的貨物。這就是降低了每次傳輸數(shù)據(jù)包的損耗率。

所以，我們可以知道的傳輸速率是可以計(jì)算出來的，大致上 效率=真正的傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容/幀大小。

因此可以計(jì)算在一個(gè)MTU為1500的以太網(wǎng)上的效率計(jì)算則是 1500/（1500+38）=97.53%，這還是干凈的以太網(wǎng)幀，如果我們?cè)诮粨Q機(jī)上附帶了Vlan等設(shè)置，我們就需要再加入VLan的封包子節(jié)數(shù)。

還拿卡車做例子就是這樣的感覺：

一輛卡車被作為貨物裝入另一輛卡車。

這時(shí)候Vlan的四個(gè)字節(jié)的標(biāo)記也得加進(jìn)去，就成了1500/（1500+38+4）=97.28%。

所以說，在網(wǎng)絡(luò)傳輸效率上，一般以千兆太網(wǎng)是可以做到975.3Mbps的真實(shí)傳輸效率的，如果加了VLan可以做到972.8Mbps的傳輸效率。

當(dāng)然了，這是理論最高數(shù)值。

這個(gè)數(shù)值除以8是不是就算是網(wǎng)絡(luò)能傳文件的字節(jié)數(shù)了呢？還不是！

一般我們用SMB做文件分享和傳輸，這是TCP協(xié)議集里面的一個(gè)協(xié)議：

看——也有包頭、控制、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等等一系列的額外內(nèi)容在里面。

因此 975.3Mbps 除以8 的121.9MB/秒也不會(huì)是一個(gè)文件傳輸?shù)恼鎸?shí)數(shù)值，還得打折扣。

還是卡車，這個(gè)SMB是卡車車廂里面的貨物而已但不是你的文件。

例如這輛卡車?yán)锩嫜b的是蘋果筆記本電腦，你要的也是一臺(tái)蘋果筆記本電腦，但是只要不是買二手，大部分電腦運(yùn)送的時(shí)候還是有包裝箱的，這個(gè)包裝箱的一包就是SMB傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。

而在你的購(gòu)買行為里面卻默認(rèn)只是要層層包裝里面的一臺(tái)電腦。多余的東西實(shí)際上都是運(yùn)輸損耗。

了解這些背景信息，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，帶寬1000Mbps不變的情況下，你需要降低附帶的這些協(xié)議包的損耗。怎么辦？加大車廂！

換一個(gè)更大車廂一次性裝更多的數(shù)據(jù)就好了。這里就要用到交換機(jī)上的巨型幀了，是指MTU大于1500的幀。

按照規(guī)范來說，巨型幀（jumbo frames）可以設(shè)置到9000字節(jié)。這個(gè)大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了IEEE 802.3以太網(wǎng)協(xié)議的限制。

它可以做到在一個(gè)封裝好的以太網(wǎng)幀中最多傳輸9000字節(jié)的數(shù)據(jù)，也就是MTU=9000。

我們按照之前的效率算法來計(jì)算一下就可以知道 效率=9000/（9000+38）= 99.58%，比起默認(rèn)以太網(wǎng)的97.53要多壓榨出了一些網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。

但是，要知道的是網(wǎng)絡(luò)上不僅僅只是來回交換文件傳輸數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，還會(huì)不停的傳輸一些小包指令。

這時(shí)候一個(gè)巨大的幀內(nèi)有可能只傳輸一些極小的負(fù)載。例如一輛大集裝箱卡車?yán)锩嬷谎b了一小件貨物：

和卡車司機(jī)的困擾一樣，以太網(wǎng)要傳輸小包數(shù)據(jù)實(shí)際上也會(huì)占用相同的以太網(wǎng)幀大小。

于是十幾個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)在巨型幀的交換機(jī)上也得占用幾百倍的傳輸帶寬。這樣就會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的性能不增反降。

一般的做法是將兩種交換機(jī)分離開，專門做大型數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖褂迷O(shè)置好巨型幀的交換機(jī)進(jìn)行傳輸，而一般的小指令小數(shù)據(jù)包的傳輸會(huì)利用普通的MTU設(shè)置為1500的以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行傳輸。

這就把存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)和普通業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分離。為了配合存儲(chǔ)需求，也就出現(xiàn)了iscsi等專門跑在以太網(wǎng)上的存儲(chǔ)協(xié)議。

當(dāng)然了，也有一些光纖通道交換機(jī)專門跑存儲(chǔ)業(yè)務(wù)。這就有點(diǎn)脫離開大家經(jīng)常用到的以太網(wǎng)的范疇了。