Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Сетевые адаптеры Gigabit Ethernet с обработкой трафика TCP/IP

Шон Дохерти

Чем больше сеть, тем выше нагрузка на центральный процессор (ЦП) сервера, который, выполняя приложения, обменивается данными с запоминающими устройствами. К сожалению, в каждый конкретный момент времени ЦП может осуществлять только одну операцию. Частые прерывания, инициируемые новыми задачами, приводят к увеличению трафика системной шины и шины PCI и, можно сказать, “отвлекают” его от выполнения критически важных приложений. Чтобы избежать этого, предприятие может освободить ЦП своего сервера от осуществления вычислений, связанных с работой протоколов TCP/IP, оснастив его сетевым адаптером Gigabit Ethernet с устройством TOE (TCP/IP Offload Engine).

По сравнению с обычными сетевыми платами адаптеры с TOE снижают нагрузку на ЦП, связанную с копированием данных и обработкой транзакций. Устройство TOE взаимодействует с хост-системой посредством интерфейса сеансового уровня. При загрузке файла длиной 64 Кбайт обычная сетевая плата инициирует 60 транзакций (прием около 40 пакетов данных и передача 20 подтверждений) для ЦП хост-системы. Если же на сетевом адаптере имеется устройство TOE, обработка пакетов и передача подтверждений осуществляются самим адаптером. В этом случае данные загружаются в буферы приложений и выгружаются из них с помощью аппаратно реализованного механизма прямого доступа к памяти (DMA), а вычислительная мощность ЦП используется для выполнения критически важных приложений.

Устройство TOE обеспечивает значительный рост пропускной способности сетевого адаптера. Так, плата 3C996-T 10/100/1000 PCI-X Server NIC компании 3Com, вычисляющая контрольные суммы и объединяющая прерывания, работает в дуплексном режиме со скоростью от 300 до 900 Мбит/с. Сетевые адаптеры, выполняющие обработку трафика TCP/IP на более высоком уровне (например, плата 1000х1 Server and Storage Accelerator компании Alacritech), достигают пропускной способности в дуплексном режиме от 1500 до 1800 Мбит/с, и при этом нагрузка на ЦП хост-системы остается довольно низкой.

Полную версию данной статьи смотрите в 13-ом номере журнала за 2002 год.

Такие разные устройства TOE

Одни устройства TOE освобождают ЦП хост-системы от выполнения всех операций, связанных с работой протоколов TCP/IP, а другие — только от выполнения некоторых. Например, адаптер ANA-7711 TCP/IP Offload Adapter берет на себя все вышеуказанные операции. Если в вашей сетевой среде часто устанавливаются и разрываются соединения, а также теряются пакеты, имеет смысл использовать подобные платы. Адаптер же 1000x1 фирмы Alacritech передает и принимает IP-данные, а установлением и разъединением соединений и обработкой ошибок “занимается” стек TCP/IP хост-системы. При наличии у вас оптической сети, в которой пакеты теряются редко, а соединения действуют продолжительное время, используйте плату, выполняющую только часть TCP/IP-операций.

Устройства TOE могут быть реализованы на базе отдельных компьютерных компонентов широкого применения или выполнены в виде специализированных микросхем ASIC. Главными составляющими продуктов первого типа являются сетевой процессор или микропроцессор, микропрограммное обеспечение, память, шина передачи данных и ОС реального времени (ОСРВ). TCP/IP-операции, обычно производимые ЦП хост-машины, в таком устройстве осуществляются с помощью встроенного стека TCP/IP, работающего под управлением ОСРВ.

Достоинство устройств TOE, состоящих из отдельных компонентов, — гибкость, поскольку компоненты в них заменяются, а хранящееся в ПЗУ микропрограммное обеспечение обновляется. Посредством обновления указанного ПО можно модифицировать стек TCP/IP с целью оптимизации его работы в конкретной среде.

Альтернативой выполнению устройств TOE из отдельных компонентов является интеграция соответствующих программ и оборудования на кремниевом кристалле. Речь идет о реализации TOE на базе программируемой микросхемы FPGA (Field-Programmable Gate Array) или в виде специализируемой микросхемы ASIC. Как и устройства с микропрограммным обеспечением, FPGA-решения являются гибкими, так как их ПО можно обновлять, но из-за высокой их стоимости к ним обращаются только на стадии проектирования новых продуктов. Когда же все ошибки исправлены, а производственный процесс налажен, устройства TOE реализуют в виде микросхем ASIC, которые при массовом производстве значительно дешевле.

Хотя разные реализации TOE выполняют одни и те же функции, микросхемы ASIC (благодаря расположению процессора и памяти на одном кристалле) имеют более высокое быстродействие по сравнению с решениями на базе микропрограммного обеспечения. Однако, если вам требуется решение, оптимизированное для работы в вашей системе, обратите внимание на устройства с обновляемым микропрограммным обеспечением.

Результаты внедрения адаптеров с процессорами TOE

За последнее время цены на сетевые адаптеры Gigabit Ethernet для медного кабеля существенно снизились. Сегодня плата PRO/1000 MT Gigabit Server Adapter фирмы Intel стоит 160 долл., а ее двухпортовая версия — 229 долл.

Адаптер PRO/1000 MT освобождает ЦП сервера от осуществления TCP-сегментации. Чем больше операций, связанных с работой протоколов TCP/IP выполняет адаптер, тем он дороже. Например, плата 1000х1, выполняющая значительную часть этих операций, продается по цене 1000 долл., а устройство, выполняющее все эти операции, — адаптер ANA-7711 фирмы Adaptec будет стоить дороже, когда в конце года появится на рынке.

Использование сетевых адаптеров с устройствами TOE не только обеспечивает быстрое повышение производительности серверов, но в долгосрочной перспективе (благодаря экономии серверных ресурсов) позволит уменьшить число серверов, необходимых для того, чтобы реализовать необходимое качество обслуживания пользователей.

Чтобы повышать производительность сетевых приложений, администраторам приходится оснащать серверы все более быстродействующими ЦП и/или устанавливать дополнительные ЦП. Сетевые адаптеры с устройствами TOE снижают нагрузку на ЦП и тем самым увеличивают ту часть его вычислительной мощности, которая может быть использована для выполнения приложений. Кроме того, применение этих адаптеров, возможно, позволит упростить конфигурацию сети за счет исключения из нее устройств, ускоряющих работу серверов. Стоит отметить, что некоторые TOE поддерживают протокол iSCSI. Для работы этого протокола требуется больше вычислительных ресурсов, чем для простого обмена TCP/IP-данными, поскольку в нем предусмотрены дополнительные операции по упаковыванию и распаковыванию SCSI-блоков.

С помощью новейшей технологии 10 Gigabit Ethernet можно будет передавать блочные данные по сети TCP/IP с большей скоростью, чем по 2-Мбит/с сети Fibre Channel. В результате корпоративные пользователи получат привлекательную альтернативу отдельным сетям SAN в виде конвергированных сетей хранения и передачи данных на базе технологии TCP/IP.


вип теплоход




  
13 '2002
СОДЕРЖАНИЕ

бизнес

• Большая сеть и большие перемены

• Интеграция с неограниченной расширяемостью

локальные сети

• Маркировать СКС становится проще

• Кабельные системы категории 6 и оборудование Gigabit Ethernet

• Оптические сети - это доступно всем

• Сетевые адаптеры Gigabit Ethernet с обработкой трафика TCP/IP

корпоративные сети

• XML приручает информационный хаос

• Радиосистемы типа “точка—точка”

• SAN против NAS - следующий раунд

услуги сетей связи

• Прольем свет на оптические сети

• Как нести бродбэнд в массы?

защита данных

• Защитите свой IP-телефон

• Аутентификация - основа безопасности

• PremierAccess впереди всех

• ИБП-гиганты

новые продукты

• Новые коммутаторы HardLink -- менее 9 долл. за порт!; Радиорелейные станции Altium MX


• Калейдоскоп



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх