Тестирование серверных гигабитных сетевых адаптеров

Сергей Самохин, Сергей Пахомов

Введение

Методика тестирования

Выбор редакции

Результаты тестирования

   Alacritech 1000x1 Server and Storage Accelerator

   3Com 3C996B-T

   Allied Telesyn AT-2930T

   D-Link DGE-550T

   Gigabyte GC-LC03

   Intel PRO/1000 MT (PWLA8490 MT)

   LG LNIC-1000T (64)

   Micronet SP2610

   Multi-Co EN-1006N

   SMC 9462TX

   Surecom EP-320GTX (National Semiconductor)

   Surecom EP-320GTX (Realtek)

   TRENDnet TEG-PCITX2

 

Адаптер Silicom PXG4

 

В тестовой лаборатории «КомпьютерПресс» проведено тестирование 13 серверных сетевых адаптеров 1000Base-T: 3Com 3C996B-T, Alacritech 1000x1 Server and Storage Accelerator, Allied Telesyn AT-2930T, D-Link DGE-550T, Gigabyte GC-LC03, Intel PRO/1000 MT (PWLA8490MT), LG LNIC-1000T (64), Micronet SP2610, Multi-Co EN-1006N, SMC 9462TX, Surecom EP-320GTX (National Semiconductor), Surecom EP-320GTX (Realtek) и TRENDnet TEG-PCITX2.

Введение

За время, прошедшее с нашего последнего тестирования серверных гигабитных адаптеров, на этом рынке произошли большие изменения. Прежде всего это связано с выходом нового поколения чипов для гигабитных адаптеров, а также с увеличением числа компаний, выпускающих такие адаптеры. В частности, появились новые чипы таких компаний, как Alacritech, Altima, Broadcom, Intel, Realtek. В то же время не потеряли популярность и двухкристальные чипсеты со стажем от компании National Semiconductor. В нашем тестировании мы постарались рассмотреть гигабитные адаптеры на базе всех современных чипов.

В начало В начало

Методика тестирования

Сетевые адаптеры принято характеризовать по абсолютной пропускной способности в режимах передачи, приема и дуплексного обмена данными, а также по индексу эффективной производительности. Основной задачей нашего тестирования было измерение именно этих характеристик.

Для проведения тестирования был собран стенд, состоявший из 20 рабочих станций, компьютера-контроллера, сервера и коммутатора. На всех рабочих станциях и компьютере-контроллере были установлены сетевые адаптеры Fast Ethernet 100Base-TX, а на сервере — гигабитный сетевой адаптер 1000Base-T. Использование именно 20 рабочих станций позволило (даже с некоторым запасом) полностью загрузить гигабитный сетевой адаптер, устанавливаемый в сервере, поскольку программными эмуляторами сетевого трафика возможно создать скорость потока порядка 80-90 Мбит/с на каждой рабочей станции.

На рабочих станциях была установлена операционная система Microsoft Windows 2000 Professional SP3, а на сервере и компьютере-контроллере — Microsoft Windows 2000 Server SP3.

Для объединения рабочих станций, контроллера и сервера в сеть использовался коммутатор Allied Telesyn AT-8236GB, предоставленный для проведения тестирования представительством компании Allied Telesyn (http://www.alliedtelesyn.ru/). Этот коммутатор имеет 24 порта 100Base-TX и два порта 1000Base-T. К одному из гигабитных портов коммутатора подключался сервер с гигабитным сетевым адаптером, а порты 10/100Base-TX использовались для подключения рабочих станций с адаптерами 10/100Base-TX.

В качестве сервера применялся двухпроцессорный сервер IBM xSeries 235 в следующей конфигурации:

  • процессор — 2 х Intel Xeon 2,0 ГГц;
  • чипсет системной платы — ServerWorks Grand Champion LE;
  • объем RAM-памяти — 1 Мбайт DDR PC2100 ECC;
  • количество PCI/PCI-X-слотов — 1 х 32 бит/33 МГц, 3 х 64 бит/100 МГц, 2 х 64 бит/133 МГц;
  • RAID-контроллер — ServeRAID-5i;
  • дисковая подсистема — 3 х ST336732LC емкостью по 36,7 Гбайт каждый.

На одном из дисков устанавливалась операционная система, а два других, объединенные в RAID-массив уровня 1, использовались для хранения данных.

Учитывая, что процессоры Intel Xeon поддерживают технологию Hyper-Threading, тестирование возможно проводить как при активации через настройки BIOS технологии Hyper-Threading, так и при ее запрещении. В первом случае операционная система определяет в сервере четыре логических процессора, а во втором — два логических процессора. Однако, как показывает опыт проведения подобных тестирований, использование технологии Hyper-Threading негативно отражается на максимально достигаемом сетевом трафике, но в то же время положительно сказывается на степени утилизации процессора и на индексе эффективной производительности. С учетом того, что большинство серверов сегодня использует процессоры, не поддерживающие технологию Hyper-Threading, мы провели тестирование гигабитных адаптеров без использования указанной технологии. Кроме того, нужно принимать во внимание и то обстоятельство, что при активизации Hyper-Threading меняются лишь абсолютные значения пропускной способности и индекса эффективной производительности, причем в равной степени для всех тестируемых адаптеров, поэтому для сравнения адаптеров друг с другом использование режима Hyper-Threading является непринципиальным.

Для проведения тестирования в качестве программного генератора трафика использовалась утилита IOmeter 1999.10.20 компании Intel. IOmeter — это синтетический тест, который является программным генератором сетевого трафика и позволяет измерять практически все необходимые параметры. С его помощью можно измерять абсолютную пропускную способность сетевого адаптера как в режиме передачи, так и в режиме приема. Кроме того, измеряются скорость передачи/приема пакетов, количество операций ввода-вывода, степень утилизации процессора и многое другое. Утилита IOmeter позволяет не только измерять указанные параметры, но и эмулировать необходимую модель сетевого доступа. Настройке подлежат такие параметры, как размер запроса приема/передачи, процентное соотношение между случайным и последовательным распределением запросов, процентное соотношение между распределением операций приема/передачи.

При проведении тестирования мы использовали следующие настройки утилиты IOmeter. В режимах приема и передачи данных на всех клиентах запускалось по одному программному генератору (Dynamo), которые генерировали запросы на передачу либо на прием данных на сервер или с сервера. При этом на самом сервере никаких специальных приложений не запускалось, что соответствует идеологии сервера.

Для достижения максимально возможного сетевого трафика все запросы носили стопроцентно последовательный характер, а время задержки между запросами устанавливалось равным нулю. Единственным изменяемым в данном случае параметром был размер запроса на передачу/прием данных, который составлял 128, 256, 512 байт, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 и 256 Кбайт.

При эмуляции дуплексного режима работы на каждом из клиентов создавалось по два программных генератора, один из которых генерировал передачу данных, а второй — запросы на прием данных с сервера.

Измеряемыми параметрами во всех случаях являлись сетевой трафик, проходящий через тестируемый гигабитный адаптер, и утилизация процессорной подсистемы сервера.

Исходя из максимальной пропускной способности адаптера и степени утилизации процессора определялся индекс эффективной производительности (Performance/Efficiency Index Ratio, P/E) как отношение пропускной способности адаптера (измеряемой в Мбит/с) к степени утилизации центрального процессора (измеряемой в %). Значение индекса эффективной производительности позволяет сравнивать адаптеры между собой: чем выше индекс, тем производительнее адаптер.

Говоря о максимальной пропускной способности адаптеров, о степени утилизации центрального процессора и об индексе эффективной производительности, нужно иметь в виду, что все они в значительной степени зависят от размера запроса. Например, максимальный сетевой трафик при минимальной загрузке процессора реализуется при больших размерах запроса (512 Кбайт). В то же время в реальной ситуации запросы могут быть различными и существенно меньшими — все определяется выбранной моделью доступа. Так, если сервер используется в качестве файл-сервера, то наиболее характерными являются запросы по 4 и по 64 Кбайт. Если же рассматривается Web-сервер, то для него характерны другие размеры запросов. Поэтому, кроме определения характеристик адаптеров для различных по размеру запросов (полученные цифры позволяют выбрать адаптер для конкретного применения), мы рассмотрели две характерные модели доступа: «файл-сервер» и «Web-сервер», что позволило нам сравнивать адаптеры между собой с учетом их возможного использования.

Модель доступа «файл-сервер» создает нагрузку на подсистему ввода-вывода, типичную для файл-сервера. Следует отметить, что в этой модели рассматриваются различные по размеру запросы на чтение и на запись данных с сервера и на сервер. Размер запроса варьируется от 512 байт до 64 Кбайт, а доля тех или иных запросов в общей модели доступа задается весовым коэффициентом участия данного запроса (процент доступа по данному запросу). Если, к примеру, запросу размером 4 Кбайт присваивается процент доступа по данному запросу равный 60%, то это означает, что из 100 запросов 60 будут иметь размер 4 Кбайт. В модели доступа «файл-сервер» 80% всех операций ввода-вывода приходится на чтение данных с сервера и только 20% — на запись данных на сервер. Характеристики модели доступа «файл-сервер» приведены в табл. 1.

Таблица 1. Характеристики модели доступа «файл-сервер»

Размер запроса Весовой коэффициент запроса, % Процент операций чтения Процент операций записи
512 байт 10 80 20
1 Кбайт 5 80 20
2 Кбайт 5 80 20
4 Кбайт 60 80 20
8 Кбайт 2 80 20
16 Кбайт 4 80 20
32 Кбайт 4 80 20
64 Кбайт 10 80 20

Модель доступа «Web-сервер» определяет типичную нагрузку на сетевую подсистему сервера при его эксплуатации в режиме Web-сервера. Для данной модели также характерны различные по размеру запросы, но в режиме 100% чтения данных с сервера. Характеристики модели доступа «Web-сервер» приведены в табл. 2.

Таблица 2. Характеристики модели доступа «Web-сервер»

Размер запроса Весовой коэффициент запроса, % Процент операций чтения
512 байт 22 100
1 Кбайт 15 100
2 Кбайт 8 100
4 Кбайт 23 100
8 Кбайт 15 100
16 Кбайт 2 100
32 Кбайт 6 100
64 Кбайт 7 100
128 Кбайт 1 100
512 Кбайт 1 100

Для выбора самого качественного адаптера мы использовали зачетные результаты тестирования при эмуляции как модели доступа «файл-сервер», так и «Web-сервер». При этом учитывались и достигаемый сетевой трафик, и загрузка центрального процессора, причем оба результата обобщались в едином интегральном показателе, то есть в индексе эффективной производительности P/E, который, собственно, и является оценкой качества адаптера.

Результаты тестирования адаптеров в режимах передачи и приема данных, а также в дуплексном режиме передачи использовались нами для анализа поведения каждого конкретного адаптера. При этом подчеркнем, что при выборе самого качественного адаптера данные результаты не учитывались. Последнее обстоятельство объясняется тем, что в принципе невозможно учесть все полученные результаты в виде единой интегральной оценки.

В начало В начало

Выбор редакции

Победители проведенного тестирования определялись в номинациях «Лучший адаптер для файл-сервера» и «Лучший адаптер для Web-сервера» посредством сравнения индекса эффективной производительности P/E в тестах при эмуляции режимов доступа «файл-сервер» и «Web-сервер». При этом важно отметить, что цена самих адаптеров не учитывалась, поскольку влияние цены на серверное оборудование не слишком существенно, в отличие от более массового оборудования для рабочих станций.

Адаптер Alacritech 1000x1 Server and Storage Accelerator показал выдающиеся результаты во всех тестах. Учитывая, однако, что на российском рынке этого адаптера пока нет, а также его довольно высокую цену (порядка 1000 долл.), мы отметили его специальным выбором — «Редакция рекомендует». По этой причине адаптер, занявший призовые места во всех номинациях с большим отрывом, участвовал в тестировании как бы вне конкурса.

В номинации «Лучший адаптер для файл-сервера» на первом месте оказался адаптер Intel PRO/1000 MT (PWLA8490MT), а на втором — Surecom EP-320GTX.

В номинации «Лучший адаптер для Web-сервера» лучшими оказались адаптеры Gigabyte GC-LC03 (первое место) и 3Com 3C996В-T (второе место).

В начало В начало

Результаты тестирования

Как уже отмечалось, в нашем тестировании участвовали гигабитные адаптеры, построенные на контроллерах Alacritech, Altima, Broadcom, Intel, National Semiconductor и Realtek. Результаты тестирования показали, что существенной прибавки производительности можно достигнуть только на основе применения новых технологий разгрузки процессора, как это сделано в адаптере Alacritech 1000x1 Server and Storage Accelerator.

Результаты тестирования представлены на рис. 1, 2 и в табл. 3. С более подробной информацией о результатах тестирования можно ознакомиться на нашем компакт-диске.

Рис. 1. Результаты тестирования гигабитных серверных адаптеров (сетевой трафик) в моделях доступа «файл-сервер» и «Web-сервер»

Рис. 2. Результаты тестирования гигабитных серверных адаптеров (индекс эффективной производительности) в моделях доступа «файл-сервер» и «Web-сервер»

Таблица 3. Результаты тестирования гигабитных серверных адаптеров в моделях доступа «файл-сервер» и «Web-сервер»

Модель доступа Alacritech 1000х1 Server and Storage Accelerator Intel PRO/1000MT (PWLA8490 MT) SMC 9462TX Gigabyte GC-LC03 LG LNIC-1000T (64) D-Link DGE-550T 3Com 3C996B-T Allied Telesyn AT-2930T Micronet SP2610 Multi-Co EN-1006N Surecom EP-320G-TX (National Semiconductor) Trendnet TEG-PCITX2 Surecom EP-320GTX (Realtek)
Трафик, Мбит/с P/E Трафик, Мбит/с P/E Трафик, Мбит/с P/E Трафик, Мбит/с P/E Трафик, Мбит/с P/E Трафик, Мбит/с P/E Трафик, Мбит/с P/E Трафик, Мбит/с P/E Трафик, Мбит/с P/E Трафик, Мбит/с P/E Трафик, Мбит/с P/E Трафик, Мбит/с P/E Трафик, Мбит/с P/E
Файл-сервер 1138,44 47,52 1103,38 17,34 1062,83 15,56 1093,45 14,67 489,22 11,15 971,59 13,40 1109,79 14,45 1091,09 16,07 1114,34 15,64 1087,80 15,70 1108,80 16,48 1106,65 16,36 779,45 12,73
Web-сервер 510,35 29,88 541,74 12,89 619,63 11,60 672,03 15,84 227,54 7,95 529,24 7,74 670,39 15,81 532,55 12,98 535,96 12,12 543,47 9,96 613,66 11,40 613,76 11,49 623,73 10,72

next