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

銅線千兆以太網(wǎng)在寬帶網(wǎng)絡應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。在基于銅線的千兆以太網(wǎng)的應用中網(wǎng)絡帶寬問題得到有效的解決,服務器可以發(fā)揮最高效率,同時在千兆以太網(wǎng)的標準中還加入了校驗和功能轉(zhuǎn)移(Checksum Offloading)和Jumbo數(shù)據(jù)包等第二代網(wǎng)絡功能,更大地發(fā)揮硬件的效率。千兆位以太網(wǎng)適配卡就是應用該技術標準在傳統(tǒng)銅線網(wǎng)絡上實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布O備。

該適配卡不僅可以實現(xiàn)傳輸速率的大幅度提高,還具有其它一些特點:可支持虛擬局域網(wǎng)(Virtual LAN)的彈性網(wǎng)絡架構；數(shù)據(jù)傳輸接收時采用優(yōu)先級管理,提升QoS等級；采用總線技術,在網(wǎng)絡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)絡資源更有效發(fā)揮。所有這些功能使千兆以太網(wǎng)能實現(xiàn)合理的價格和更好的網(wǎng)絡服務。

在這些新特點中,檢驗和轉(zhuǎn)移功能對網(wǎng)絡效率的貢獻最大。由于所有的數(shù)據(jù)傳輸都要采用校驗和(checksum)來確認所收到的數(shù)據(jù)是否有誤,而實現(xiàn)該功能需要大量的運算,會占用大量的處理器時間。在銅線千兆以太網(wǎng)技術中采用校驗和功能轉(zhuǎn)移,由適配卡處理這部分計算,大大減輕處理器的負擔,增大了傳輸速率。

另一重要的特點是支持Jumbo數(shù)據(jù)包的功能,由于網(wǎng)絡傳輸速度快,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,報頭也同時減少,傳輸效率更高,服務器要處理的工作量也隨之減少。因此對于使用Jumbo數(shù)據(jù)包傳輸?shù)木W(wǎng)絡來說,服務器負載減輕,處理速率也隨之提高。

另外,千兆以太網(wǎng)的網(wǎng)絡架構更為簡單有效。一個千兆以太網(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。再加上負載平衡與自動故障回復等功能,使得千兆以太網(wǎng)的運行速度和可靠性大幅提高,高速連線讓服務器的使用效率也更高。

功效測試

有幾個因素決定網(wǎng)絡的功效,包括服務器與用戶端電腦的處理能力、網(wǎng)絡架構、網(wǎng)絡路由器與交換器的品質(zhì)等因素。為了測試千兆以太網(wǎng)適配卡的功效,在設計實驗時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,因此每次測試中所有的硬件設置都相同,而適配卡本身與配套的驅(qū)動程序不同。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,每個網(wǎng)絡適配卡都會在不同的操作系統(tǒng)下測試,并且用相同的功效分析軟件與相同的測試狀況。

要將功效測試設計成可重復,以便能比較不同適配卡之間的差異。在測試時不采用最大傳輸量作為標準,因為如果要測試高傳輸量就必須模擬大型網(wǎng)絡上數(shù)十或數(shù)百個同時發(fā)生的操作。在該測試中以較小型的網(wǎng)絡(十組網(wǎng)線),通過NetIQ的Chariot第3.2版軟件,模擬對等網(wǎng)絡( Peer-To-Peer)的連線方式,這樣就可以避免交換器的影響,測出使用Jumbo數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)功效。在Chariot測試環(huán)境中,有九臺電腦同時下載一個10MB的數(shù)據(jù),由一臺電腦做上傳數(shù)據(jù)的動作,數(shù)據(jù)的內(nèi)容并非特定并采用TCP協(xié)議來傳輸。當然可以把網(wǎng)絡線組數(shù)擴充到幾百對,然后用更多的電腦來模擬較大的網(wǎng)絡,但是這樣就很難分辨出千兆以太網(wǎng)適配卡的效率。

配搭使用的硬件對測試結果也會有相當大的影響。為了準確反應適配卡的功效,在選擇時不考慮使用最先進的設備,而采用一般網(wǎng)絡中會使用到的硬件配置。執(zhí)行服務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66MHz的64位PCI總線。操作系統(tǒng)采用Windows 1381 SP6及Windows 2000 SP1。參與測試的千兆以太網(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)。在一般的服務中,采用高速以太網(wǎng)并沒有辦法達到千兆的速度,Windows 2000支持轉(zhuǎn)移處理器負載的功能,可以發(fā)揮千兆以太網(wǎng)的優(yōu)點,服務器也可以更有效地去處理更多的數(shù)據(jù)。

單是把校驗和計算的工作轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡適配卡上,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)適配卡也會實現(xiàn)這一功效。

如果網(wǎng)絡本身的設計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。標準的高速以太網(wǎng)適配卡無法達到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技術更具優(yōu)勢。用一個以太網(wǎng)絡來做比較,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,功效的提升顯而易見。

采用千兆以太網(wǎng)不僅服務器能夠發(fā)揮最大的功效,同時網(wǎng)絡架構可以大量簡化,從長遠來說,簡化的架構可降低安裝成本,而且可靠性也更高,再加上負載平衡與故障回復等功能,以及銅線千兆以太網(wǎng)的低成本優(yōu)勢,網(wǎng)絡可靠度與可用性自然相對提高。

由于現(xiàn)代企業(yè)依賴網(wǎng)絡的程度日深,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)絡與網(wǎng)絡設備效益的最佳方案。

采用Jumbo 數(shù)據(jù)包的效能比較

與標準的以太網(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)本身對數(shù)據(jù)包的限制是不能超過13Kb,如果超過這個限制,反而會導致誤碼率升高。

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)本身的設計與PCI總線的限制,千兆以太網(wǎng)適配卡在特定的數(shù)據(jù)包大小時具有最佳的性能,一般業(yè)界最常用的為,這個大小足夠傳輸8Kb的應用數(shù)據(jù)包,同時讓系統(tǒng)與PCI總線的效率更高。

對于局域網(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)絡本身要保留連線的帶寬,同時也要傳輸Jumbo數(shù)據(jù)包,如此一來,服務器數(shù)據(jù)組與局域儲存網(wǎng)也可以享受到千兆以太網(wǎng)的好處。

新規(guī)格帶動發(fā)展

從以上對各芯片組的測試可以看出,千兆以太網(wǎng)的技術優(yōu)勢是明顯的,而且由于銅線本身的低成本,安裝簡易,隨著千兆以太網(wǎng)技術的進一步完善和新技術新規(guī)格如任務轉(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)絡系統(tǒng)不可缺少的組成部分。