帶寬是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個(gè)真正的瓶頸,基于銅線的以太網(wǎng)技術(shù)是解決問題的方案之一。

銅線千兆以太網(wǎng)在寬帶網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中不僅具有比傳統(tǒng)以太網(wǎng)更快的傳輸速率,還具有很強(qiáng)的兼容性,所以傳統(tǒng)的以太網(wǎng)可以向千兆以太網(wǎng)逐次升級(jí)。在基于銅線的千兆以太網(wǎng)的應(yīng)用中網(wǎng)絡(luò)帶寬問題得到有效的解決,服務(wù)器可以發(fā)揮最高效率,同時(shí)在千兆以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)中還加入了校驗(yàn)和功能轉(zhuǎn)移(Checksum Offloading)和Jumbo數(shù)據(jù)包等第二代網(wǎng)絡(luò)功能,更大地發(fā)揮硬件的效率。千兆位以太網(wǎng)適配卡就是應(yīng)用該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在傳統(tǒng)銅線網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布O(shè)備。

該適配卡不僅可以實(shí)現(xiàn)傳輸速率的大幅度提高,還具有其它一些特點(diǎn):可支持虛擬局域網(wǎng)(Virtual LAN)的彈性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；數(shù)據(jù)傳輸接收時(shí)采用優(yōu)先級(jí)管理,提升QoS等級(jí)；采用總線技術(shù),在網(wǎng)絡(luò)管理上更加方便有效；還有喚醒局域網(wǎng)(Wake on LAN)功能使得網(wǎng)絡(luò)資源更有效發(fā)揮。所有這些功能使千兆以太網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)合理的價(jià)格和更好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

在這些新特點(diǎn)中,檢驗(yàn)和轉(zhuǎn)移功能對(duì)網(wǎng)絡(luò)效率的貢獻(xiàn)最大。由于所有的數(shù)據(jù)傳輸都要采用校驗(yàn)和(checksum)來確認(rèn)所收到的數(shù)據(jù)是否有誤,而實(shí)現(xiàn)該功能需要大量的運(yùn)算,會(huì)占用大量的處理器時(shí)間。在銅線千兆以太網(wǎng)技術(shù)中采用校驗(yàn)和功能轉(zhuǎn)移,由適配卡處理這部分計(jì)算,大大減輕處理器的負(fù)擔(dān),增大了傳輸速率。

另一重要的特點(diǎn)是支持Jumbo數(shù)據(jù)包的功能,由于網(wǎng)絡(luò)傳輸速度快,較大的數(shù)據(jù)包可以承載更多的數(shù)據(jù)信息,同一信息可以用更少的數(shù)據(jù)包傳送,報(bào)頭也同時(shí)減少,傳輸效率更高,服務(wù)器要處理的工作量也隨之減少。因此對(duì)于使用Jumbo數(shù)據(jù)包傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)來說,服務(wù)器負(fù)載減輕,處理速率也隨之提高。

另外,千兆以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更為簡(jiǎn)單有效。一個(gè)千兆以太網(wǎng)適配卡可以取代幾條100Mbps的配線,接線數(shù)量降低,減少了總連線長度。再加上負(fù)載平衡與自動(dòng)故障回復(fù)等功能,使得千兆以太網(wǎng)的運(yùn)行速度和可靠性大幅提高,高速連線讓服務(wù)器的使用效率也更高。

功效測(cè)試

有幾個(gè)因素決定網(wǎng)絡(luò)的功效,包括服務(wù)器與用戶端電腦的處理能力、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)路由器與交換器的品質(zhì)等因素。為了測(cè)試千兆以太網(wǎng)適配卡的功效,在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)盡量排除這些外在的因素,讓每塊適配卡的本身功效能夠充分的發(fā)揮,因此每次測(cè)試中所有的硬件設(shè)置都相同,而適配卡本身與配套的驅(qū)動(dòng)程序不同。另外,所有的登錄數(shù)據(jù)、TCP/IP登陸以及操作系統(tǒng)其它部分均不作變動(dòng),每個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配卡都會(huì)在不同的操作系統(tǒng)下測(cè)試,并且用相同的功效分析軟件與相同的測(cè)試狀況。

要將功效測(cè)試設(shè)計(jì)成可重復(fù),以便能比較不同適配卡之間的差異。在測(cè)試時(shí)不采用最大傳輸量作為標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)槿绻獪y(cè)試高傳輸量就必須模擬大型網(wǎng)絡(luò)上數(shù)十或數(shù)百個(gè)同時(shí)發(fā)生的操作。在該測(cè)試中以較小型的網(wǎng)絡(luò)(十組網(wǎng)線),通過NetIQ的Chariot第3.2版軟件,模擬對(duì)等網(wǎng)絡(luò)( Peer-To-Peer)的連線方式,這樣就可以避免交換器的影響,測(cè)出使用Jumbo數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)功效。在Chariot測(cè)試環(huán)境中,有九臺(tái)電腦同時(shí)下載一個(gè)10MB的數(shù)據(jù),由一臺(tái)電腦做上傳數(shù)據(jù)的動(dòng)作,數(shù)據(jù)的內(nèi)容并非特定并采用TCP協(xié)議來傳輸。當(dāng)然可以把網(wǎng)絡(luò)線組數(shù)擴(kuò)充到幾百對(duì),然后用更多的電腦來模擬較大的網(wǎng)絡(luò),但是這樣就很難分辨出千兆以太網(wǎng)適配卡的效率。

配搭使用的硬件對(duì)測(cè)試結(jié)果也會(huì)有相當(dāng)大的影響。為了準(zhǔn)確反應(yīng)適配卡的功效,在選擇時(shí)不考慮使用最先進(jìn)的設(shè)備,而采用一般網(wǎng)絡(luò)中會(huì)使用到的硬件配置。執(zhí)行服務(wù)器功能的電腦的組成為:雙處理器733MHz的HP Kayak SU 800、 256MB的RDRAM、SCSI 160接口10G硬盤以及兩個(gè)66MHz的64位PCI總線。用戶端電腦的組成為:雙處理器733MHz Compaq SP750、128MB的RDRAM、SCSI 160接口10G硬盤以及兩個(gè)66MHz的64位PCI總線。操作系統(tǒng)采用Windows 1381 SP6及Windows 2000 SP1。參與測(cè)試的千兆以太網(wǎng)適配卡有Intel PRO/1000t Server Adapter v2.1、 Netgear GA620T v2.3+及采用DP83820芯片組的千兆以太網(wǎng)適配卡,其驅(qū)動(dòng)程序是版。

Windows 2000環(huán)境的功效表現(xiàn)

千兆以太網(wǎng)的功效明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)。在一般的服務(wù)中,采用高速以太網(wǎng)并沒有辦法達(dá)到千兆的速度,Windows 2000支持轉(zhuǎn)移處理器負(fù)載的功能,可以發(fā)揮千兆以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn),服務(wù)器也可以更有效地去處理更多的數(shù)據(jù)。

單是把校驗(yàn)和計(jì)算的工作轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)適配卡上,就足以提升約15%的功效,不過目前僅適用于上傳的數(shù)據(jù)部分。雖然下傳的部分還無法做到同樣的功能,但是從Linux和其它的系統(tǒng)的表現(xiàn)來看,功效的提升指日可待,而只要Windows 2000的功能提升,千兆以太網(wǎng)適配卡也會(huì)實(shí)現(xiàn)這一功效。

如果網(wǎng)絡(luò)本身的設(shè)計(jì)要接收和傳送較大的數(shù)據(jù)包,區(qū)別更是顯而易見。如圖2所示,自左而右分別是使用在10Mbps到100Mbps系統(tǒng)上的各種數(shù)據(jù)包,中間為Intel所建議的Jumbo數(shù)據(jù)包,而最右邊是業(yè)界所建議的Jumbo數(shù)據(jù)包大小。標(biāo)準(zhǔn)的高速以太網(wǎng)適配卡無法達(dá)到1,000Mbps的傳輸率。

Windows NT環(huán)境的功效比較

即使沒有用到工作負(fù)載轉(zhuǎn)移(Task Offloading)或者是其它的新功能,千兆以太網(wǎng)仍然比其它的LAN技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)。用一個(gè)以太網(wǎng)絡(luò)來做比較,一塊千兆以太網(wǎng)卡可以取代七塊100Mbps網(wǎng)卡的集成。在圖3中,芯片組在執(zhí)行Jumbo數(shù)據(jù)包傳輸時(shí),功效的提升顯而易見。

采用千兆以太網(wǎng)不僅服務(wù)器能夠發(fā)揮最大的功效,同時(shí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以大量簡(jiǎn)化,從長遠(yuǎn)來說,簡(jiǎn)化的架構(gòu)可降低安裝成本,而且可靠性也更高,再加上負(fù)載平衡與故障回復(fù)等功能,以及銅線千兆以太網(wǎng)的低成本優(yōu)勢(shì),網(wǎng)絡(luò)可靠度與可用性自然相對(duì)提高。

由于現(xiàn)代企業(yè)依賴網(wǎng)絡(luò)的程度日深,帶寬的需求及長期使用的可靠性就更難以維持,而采用銅線的千兆以太網(wǎng)是發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備效益的最佳方案。

采用Jumbo 數(shù)據(jù)包的效能比較

與標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包()相比較,Jumbo數(shù)據(jù)包可以在效率上顯著提高,不過由于網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)本身的限制,并不是數(shù)據(jù)包尺寸越大越好,以太網(wǎng)本身對(duì)數(shù)據(jù)包的限制是不能超過13Kb,如果超過這個(gè)限制,反而會(huì)導(dǎo)致誤碼率升高。

由圖4中可以看出芯片組在不同數(shù)據(jù)包尺寸下的功效表現(xiàn),當(dāng)數(shù)據(jù)包尺寸越大,功效表現(xiàn)傾向正面的發(fā)展,由于系統(tǒng)本身的設(shè)計(jì)與PCI總線的限制,千兆以太網(wǎng)適配卡在特定的數(shù)據(jù)包大小時(shí)具有最佳的性能,一般業(yè)界最常用的為,這個(gè)大小足夠傳輸8Kb的應(yīng)用數(shù)據(jù)包,同時(shí)讓系統(tǒng)與PCI總線的效率更高。

對(duì)于局域網(wǎng)線路來說,Jumbo數(shù)據(jù)包也有好處,為了讓千兆以太網(wǎng)發(fā)揮最大的效用,除了網(wǎng)絡(luò)本身要保留連線的帶寬,同時(shí)也要傳輸Jumbo數(shù)據(jù)包,如此一來,服務(wù)器數(shù)據(jù)組與局域儲(chǔ)存網(wǎng)也可以享受到千兆以太網(wǎng)的好處。

新規(guī)格帶動(dòng)發(fā)展

從以上對(duì)各芯片組的測(cè)試可以看出,千兆以太網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是明顯的,而且由于銅線本身的低成本,安裝簡(jiǎn)易,隨著千兆以太網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步完善和新技術(shù)新規(guī)格如任務(wù)轉(zhuǎn)移、PCI-X以及Infiniband的加入,千兆以太網(wǎng)必將走向普及并成為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不可缺少的組成部分。