Обзор

Производительность адаптеров Fast Ethernet при агрегировании нескольких портов

Ярослав Власов

Сетевая карта (Network Interface Card, NIC), или адаптер, - один из наиболее дешевых компонентов сервера. Соответственно и отношение к ней не очень трепетное. Тем не менее каждый бит потока данных между сервером и сетью проходит через нее и отказ стодолларовой карты может парализовать сервер стоимостью в двадцать тысяч.

До последнего времени большинство производителей сетевых адаптеров предлагали один и тот же продукт как для дешевых рабочих станций, так и для дорогостоящих серверов.

И лишь недавно появилось новое поколение сетевых карт, разработанных специально для серверных платформ, позволяющих при скромных вложениях реально повысить надежность и производительность всей сети.

Наибольшую производительность обеспечивают сетевые адаптеры Gigabit Ethernet, появившиеся на рынке в середине 1998 г. Однако реальная скорость передачи данных такого адаптера составляет не более 700 Мбит/с, поскольку полоса пропускания PCI-шины сервера лишь немного превышает 1 Гбит/с. При максимальной нагрузке на гигабитный порт шина практически полностью занята обслуживанием сетевого трафика. На всю мощность гигабитный адаптер заработает лишь на компьютерах с 64-разрядной шиной PCI.

Увеличение полосы пропускания

Сегментация увеличивает полосу пропускания сетевого соединения, но при этом требуется

установка дополнительного оборудования и изменение сетевых настроек. Возможно,

придется реконфигурировать сеть для обеспечения сбалансированной нагрузки на каналы

До сих пор не утвержден стандарт IEEE 1000BaseT (ожидается, что для подключения можно будет использовать обычную витую пару категории 5), поэтому адаптеры Gigabit Ethernet пока существуют лишь в варианте с оптоволоконным разъемом SC. В России из устройств этого типа наиболее известны Intel PRO/1000 и 3C985-SX компании 3Com. Спецификация 1000BASE-SX, которой соответствуют трансиверы этих адаптеров, определяет максимальное расстояние между передатчиком и приемником: всего 220 м при использовании 62,5-микронного многомодового волокна. Примерная стоимость сетевого адаптера Gigabit Ethernet составляет 800 долл., а цена оптического порта коммутатора, через который его можно подсоединить к сети, - около $1500. Итого более двух тысяч.

Альтернативным путем повышения производительности сетевого интерфейса является агрегирование нескольких портов обычных адаптеров Fast Ethernet в единый канал. К тому же это позволит повысить и надежность всей системы.

Раньше, если пропускная способность сетевого адаптера становилась “узким местом” сети, администратор сегментировал ее на две подсети, устанавливая дополнительный адаптер. При этом нагрузка на каждый канал снижалась. Такое решение порождало дополнительные проблемы - необходимость назначения еще одного IP-адреса с изменением настроек TCP/IP на части рабочих станций. Кроме того, при сегментации сети понадобится программная или аппаратная маршрутизация. Сбалансированность трафика между сегментами также является непростой задачей, зачастую требующей повторной реконфигурации сети.

Технологии FEC (Fast EtherChannel - быстрый канал Ethernet) компании Cisco Systems и ALB (Adaptive Load Balancing - равномерное распределение нагрузки) корпорации Intel обеспечивают более технологичное решение этой проблемы. Несколько портов сетевых карт объединяются в единый логический канал, при этом специальная версия драйверов для остального ПО полностью скрывает, что у вас не одна карта, а несколько. IP-адрес у такого агрегированного устройства также будет единый. Эти технологии поддерживают и отказоустойчивость канала при выходе из строя адаптера или соединения. Тем не менее подключение такого канала к сети возможно только через коммутатор, поддерживающий технологии FEC или ALB.

Если учесть, что и сетевая карта, и порт Fast Ethernet коммутатора стоят около $100, получается неплохая альтернатива Gigabit Ethernet. Объединив до четырех полнодуплексных портов Fast Ethernet, вы получите канал с полосой пропускания 800 Мбит/с, который по производительности не будет уступать Gigabit Ethernet, по цене же окажется втрое дешевле. Правда, при этом у вас может быть занято слишком много PCI-слотов сервера. Чтобы избежать этого, фирмы Intel и Adaptec выпустили специальные версии двухпортовых адаптеров - Intel PRO/100+Dual Port Server Adapter и Adaptec ANA-62022. У Adaptec есть и четырехпортовая карта ANA-62044.

ALB

По технологии ALB в единый канал объединяется поток данных,

исходящий от сервера через несколько (до четырех) портов. При

этом обеспечивается равномерное распределение трафика между

портами. Через один из портов проходит двусторонний трафик. FEC

поддерживает двусторонний трафик через все порты канала

Из сетевых адаптеров Fast Ethernet максимальную производительность обеспечивают интеллектуальные серверные карты, такие, как Intel PRO/100 Intelligent Server Adapter, оснащенный микропроцессором I960 и кэш-памятью объемом 1 Мб. Они до минимума снижают нагрузку на процессор сервера, что очень важно, например, при обработке большого объема запросов к СУБД.

А серверному адаптеру Intel PRO/100+ Server Adapter в январе 1999 г. журнал PC Magazine присвоил титул “Best of 1998” в номинации Networking (сетевое оборудование). Оснащенный процессором 82558, PRO/100+ разгружает процессор сервера, обеспечивает возможность резервирования канала при отказе адаптера, поддерживает ALB и FEC, а также протокол управления SNMP.

Осенью 1998 г. лаборатория PC Magazine провела тестирование на пропускную способность агрегированного канала из четырех портов Fast Ethernet сетевых адаптеров нескольких производителей: Adaptec, Intel, Compaq, Matrox, 3Com. Производительность и загрузка процессоров измерялись на сегментированной и несегментированной сети с операционными системами IntranetWare и Windows NT. Результаты теста в русском издании PC Magazine не публиковались.

Для проведения теста на сегментированной сети 40 клиентских рабочих станций были подключены к четырем коммутаторам, каждый из которых соединялся с сервером через тестируемый сетевой адаптер. В несегментированной сети все рабочие станции были подключены к одному коммутатору. К нему же подсоединялись четыре сетевых порта сервера, объединенные в единый канал с несимметричным агрегированием портов по технологии ALB.

Результаты сравнения пропускной способности агрегированного канала из четырех портов

Для создания трафика и подсчета производительности использовалось ПО NetBench 5.01: установленное на каждой рабочей станции, оно последовательно считывало разделяемый файл размером 48 Мб, находящийся на сервере. В качестве сервера был выбран Compaq 1600R , оснащенный двумя 266 МГц процессорами Pentium II и ОЗУ 512 Мб. В качестве клиентских рабочих станций использовались 28 компьютеров Dell Dimension XPS Pro200n и 12 Dell OptiPlex GXa с тактовой частотой процессора соответственно 200 и 300 МГц, размером ОЗУ 32 Мб и сетевыми адаптерами Intel PRO/100 и Intel PRO/100+.

Загруженность процессора оценивали с помощью ПО Performance Monitor под Windows NT и Xstat с CPU NLM под IntranetWare.

В несегментированной сети с ОС IntranetWare лучшие результаты по суммарной производительности канала - 341 Мбит/с - были получены для Intel PRO/100 Intelligent Server Adapter. Он же обеспечил и минимальную загрузку процессоров под управлением этой операционной системы. Под Windows NT в несегментированной сети лучшим оказался двухпортовый Adaptec ANA-69022.

Результаты по средней загрузке процессоров сервера при работе с ОС Windows NT оказались не в ее пользу, и мы воздержимся от комментариев (подробный анализ причин можно найти на www.zdnet.com/adverts/eprints/intel/pcmg/80831lf.html). В сегментированной сети лучшую производительность показали Intel PRO/100+ Server Adapter и 3Com Fast EtherLink Server NIC.

Можно сделать вывод, что объединение нескольких адаптеров Fast Ethernet в канал обеспечивает пропорциональное повышение пропускной способности. Поэтому, если ощущается ее нехватка, не пытайтесь тут же поменять все на Gigabit Ethernet - почему бы не попробовать добавить в канал дополнительные 100 Мбит/с.