Сетевой адаптер Intel PRO/1000MT для рабочих станций

Сергей Пахомов

Не так давно (около 2 лет) были созданы гигабитные сетевые адаптеры 100/1000Base-TX, предназначенные для установки в серверы, а через некоторое время стали появляться гигабитные адаптеры и для рабочих станций. Интел выпустил первые адаптеры Gigabit Ethernet для настольных ПК в октябре прошлого года. Сейчас Intel Corporation уже поставляет на рынок 2-ое поколение гигабитных сетевых адаптеров для настольных компьютеров. Гигабитные адаптеры начинают постепенно, но уверенно завоевывать рынок настольных систем. (например ПК Dell, IBM, RSI). Об одной из таких новинок от компании Intel мы расскажем в этой статье.

Сетевой адаптер Ethernet 100/1000Base-TX Intel PRO/1000MT Desktop Adapter построен на основе нового однокристальной микросхемы Intel RC82540EM, выполняющего функции контроллера физического уровня (PHY), контроллера Ethernet 10/100/1000 Мбит/с (MAC-уровень) и контроллера интерфейса PCI 2.2. В соответствии со спецификацией чипсета Intel 82540EM поддерживается PCI-шина шириной 32 бит и тактовой частотой 33/66 МГц.

Контроллер Ethernet 10/100/1000 Мбит/с способен кэшировать до 64 дескрипторов пакетов и имеет 64 Кбайт буферной памяти для временного хранения данных во время пиковых нагрузок, а для управления потоком данных поддерживается протокол 802.3х.

Остальные характеристики контроллера и соответственно сетевого адаптера типичны для всех гигабитных адаптеров и определяются самим стандартом. Напомним, что гигабитные адаптеры поддерживают функцию автосогласования (Auto-Negotiation) в соответствии со стандартом IEEE 802.3ab и способны определять полярность кабеля, то есть нет необходимости использовать кроссоверный кабель для соединения двух адаптеров друг с другом.

Кроме того, адаптер поддерживает создание до 4096 виртуальных локальных сетей, соответствующих стандарту IEEE 802.1Q.

Помимо совместимости с различными стандартами, в адаптере используются технологии, позволяющие снизить загрузку центрального процессора. Так, вычисление контрольных сумм TCP/IP/UDP при получении пакетов выполняется в контроллере сетевого адаптера, а не в центральном процессоре. Также реализованы технология объединения прерываний для высвобождения процессорных ресурсов за счет сокращения числа прерываний и группировки пакетов.

Внешне сетевой адаптер Intel PRO/1000MT мало чем отличается от большинства других сетевых адаптеров. Кроме разъема RJ-45 имеется два светодиодных многофункциональных индикатора для визуального контроля за состоянием адаптера. Первый индикатор ACT/LINK позволяет диагностировать наличие связи (индикатор горит) и сетевой активности (индикатор мигает). Второй индикатор имеет три различных состояния и отображает скорость соединения. Если он не горит, то скорость соединения 10 Мбит/с, горит зеленым светом — скорость 100 Мбит/с, а если горит оранжевым, то скорость 1000 Мбит/с.

Установка сетевого адаптера на рабочую станцию не вызывает никаких проблем. Операционная система Windows XP самостоятельно обнаруживает новое устройство как Intel PRO/1000MT Desktop Adapter и предлагает установить с компакт-диска необходимые драйверы. При тестировании адаптера мы использовали драйверы версии 6.1.14.0.

Для тестирования сетевого адаптера мы собрали стенд на базе рабочей станции и четырехпроцессорного сервера.

Рабочая станция имела следующую конфигурацию:

Процессор: Intel Pentium 4 2,53 ГГц

Оперативная память: 512 Мбайт DDR 2100

Материнская плата: Intel D845GBV (чипсет i845G)

Видеокарта: ASUS V8200T2 (GeForce3 Ti200)

В качестве сервера использовался новейший четырехпроцессорный сервер Kraftway Express 400SH, предоставленный компанией Kraftway. Четырехпроцессорный сервер Express 400SH относится к классу серверов масштаба предприятия и выполнен на основе новейшей системной платы Intel SSH4, построенной на наборе микросхем ServerWorks Grand Champion HE (GC-HE). В линейке серверных чипсетов ServerWorks модель Grand Champion HE является старшей. Чипсет поддерживает до четырех процессоров Intel Xeon MP (Foster MP), а в состав чипсета входит от 8 до 15 микросхем.

В сервере Express 400SH было установлено четыре процессора Intel Xeon MP с тактовыми частотами 1600 МГц, поддерживающих технологию Hyper Threading, поэтому, по отношению к операционной системе таких процессоров в сервере было восемь. Следует, правда отметить, что при тестировании адаптера поддержка технологии Hyper Threading отключалась, то есть количество логических и физических процессоров было равным. Как выяснилось, использование технологии Hyper Threading приводит к уменьшению максимально достижимого сетевого трафика с использованием программного генератора IOmeter. (Более подробно о влиянии технологии Hyper Threading на сетевой трафик мы планируем рассказать в одной из наших следующих статей, которая будет посвящена тестированию управляемых коммутаторов с гигабитными модулями).

Объем оперативной памяти, установленной на сервере, составлял 1 Гбайт DDR 2100.

В качестве сетевого адаптера использовался интегрированный на системной плате сетевой адаптер 1000Base-T.

Сервер работал под операционной системой Windows 2000 Advanced Server, а рабочая станция — под Windows XP. Чтобы исключить влияние коммутатора, сетевые адаптеры рабочей станции и сервера связывались «напрямую» с использованием обычного (не кроссоверного) кабеля.

В качестве программного генератора трафика мы использовали утилиту IOmeter 1999.10.20 компании Intel.

IOmeter — это синтетический тест, который по своей сути является программным генератором сетевого трафика и позволяет измерять практически все необходимые параметры. С его помощью можно определять 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. Важно отметить, что 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.

Сетевые адаптеры принято характеризовать по абсолютной пропускной способности в режиме передачи и получения данных, а также по так называемому индексу эффективной производительности. Основной задачей нашего тестирования являлось определение именно этих характеристик.

Для измерения максимальной пропускной способности адаптера в режиме приема/передачи данных на сервере запускалась программа генератора, эмулирующая сетевой трафик в направлении к тестируемому сетевому адаптеру или от него, а размер запроса изменялся и составлял 512 байт, 1 Кбайт, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 и 256 Кбайт. При этом для достижения максимально возможного сетевого трафика все запросы носили стопроцентно последовательный характер, а время задержки между запросами устанавливалось равным нулю. Измеряемыми параметрами являлись сетевой трафик, проходящий через тестируемый адаптер, и утилизация процессорной подсистемы.

Учитывая, что адаптер Intel PRO/1000MT Desktop Adapter позиционируется для рабочих станций и рассчитан на установку в PCI-шину 32 бит/33 МГц, пропускная способность самого интерфейса составляет 1056 Мбит/с, то есть практически совпадает с теоретической пропускной способностью самого адаптера. Кроме того, следует учесть, что на единственной PCI-шине рабочей станции могут находиться (и находятся) и другие устройства, например IDE-интерфейс. Не стоит также забывать, что в зависимости от степени загрузки пропускная способность любого интерфейса меняется, при этом чем выше степень утилизации, тем ниже пропускная способность. Поэтому даже в идеальной ситуации сетевой адаптер не может передавать/принимать данные на скорости 1000 Мбит/с. Вопрос только в том, как полно тот или иной адаптер может реализовать возможности интерфейса. Здесь многое зависит и от самого процессора. Учитывая, что в нашем случае использовался самый современный на момент проведения тестирования процессор для рабочих станций Intel Pentium 4 2,53 ГГц, мы могли оценить, насколько успешно этот процессор способен поддержать работу компьютера в сети.

По результатам нашего тестирования адаптер Intel PRO/1000MT Desktop Adapter показал непривычно высокую (для рабочих станций) пропускную способность (см. таблицу).

Более всего удивил тот факт, что процессор Intel Pentium 4 2,53 ГГц полностью справился с возложенной на него задачей. При любом размере запроса утилизация процессора не превышала 65%. Напомним, что при использовании процессора Intel Pentium III с тактовой частотой 800 МГц даже в случае применения адаптеров 10/100Base-TX степень утилизации процессора на коротких запросах составляла 100%, то есть сам процессор становился узким местом в сетевом взаимодействии. Как видим, при использовании нового процессора система имеет большой запас по производительности.

Анализ результатов тестирования позволяет сделать вывод, что адаптер оптимизирован для использования в режиме приема данных. Именно в этом режиме на запросах 32 Кбайт и более достигается скорость передачи, сопоставимая с пропускной способностью интерфейса. В режиме передачи данных, а также в полнодуплексном режиме (50% на передачу и 50% на прием) пропускная способность адаптера несколько ниже и не превосходит 600 Мбит/с. С учетом того, что речь идет о рабочей станции, эти «цифры» могут показаться достаточно высокими. Относиться к ним следует настороженно. Речь идет об абсолютных значениях достижимого сетевого трафика. Тем не менее это не означает, что в реальной ситуации могут быть достигнуты столь же высокие значения. Прежде всего, не следует забывать, что речь идет о синтетическом тесте — программном генераторе сетевого трафика, который действует в обход операционной системы и реализует взаимодействие типа «оперативная память — оперативная память». То есть данные считываются и записываются в быстродействующую оперативную память компьютера, а не на медленную дисковую подсистему. В реальной же ситуации производительность дисковой подсистемы рабочей станции окажется наиболее узким местом в системе взаимодействия и максимальная производительность будет определяться производительностью дисковой подсистемы. Другим «сдерживающим» фактором является сама операционная система, которая не позволит производить сетевое копирование файлов со столь высокой скоростью. Однако при тестировании самого адаптера мы ориентируемся именно на его возможности, которые в конечном счете определяют потенциал системы в плане ее дальнейшей масштабируемости.

 

Редакция выражает признательность российскому представительству корпорации Intel в странах СНГ и Балтии (http://www.intel.ru, http://www.intel.ru/network/connectivity) за предоставление для тестирования адаптера Intel PRO/1000MT Desktop Adapter.

КомпьютерПресс 8'2002