Серверные сетевые карты стандарта Fast Ethernet

Двухпортовый серверный адаптер Intel PRO/100+

Этот адаптер поддерживает четыре технологии оптимального распределения трафика и повышения надежности: адаптивную балансировку нагрузки (Adaptive Load Balancing), повышение производительности (Fast EtherChannel), агрегирование каналов (Link Aggregation) и обеспечение отказоустойчивости (Adapter Fault Tolerance).

Утилита Intel PROSet позволяет сформировать из адаптеров группу (adapter team) и выбрать одну из этих технологий для использования (рис. 18). В результате данного процесса создается один виртуальный адаптер, то есть все адаптеры, входящие в группу, рассматриваются операционной системой как единое целое.

Технология адаптивной балансировки нагрузки — это метод, позволяющий обеспечить постоянную высокую пропускную способность сервера и «прозрачное» резервирование каналов за счет использования нескольких сетевых интерфейсных карт и распределения потока данных между ними. К коммутатору можно подключить до четырех серверных адаптеров, которые объединяются в группу, что позволяет масштабировать пропускную способность. В этой технологии интеллектуальный программный агент — составная часть драйвера — динамически управляет группой адаптеров и распределяет нагрузку между ними по мере поступления данных, анализируя выходной поток.

Использование технологии балансировки нагрузки устраняет необходимость сегментации сети из-за того, что сервер становится «узким местом». Этот метод не требует перенастройки рабочих мест и перенаправления потока данных между пользователями. Более того, потоки данных распределяются между всеми адаптерами сервера.

В одну группу можно объединить до четырех сетевых адаптеров сервера (рис. 19). Каждый из адаптеров должен быть подключен к коммутатору, и группе присваивается единый IP-адрес (рис. 20). Технология балансировки нагрузки может работать с любым типом коммутаторов.

Все выходные потоки данных сервера автоматически распределяются между несколькими адаптерами. Это обеспечивает высокую пропускную способность сети без ее реструктуризации и реконфигурации.

Как и для AFT, интеллектуальный агент является составной частью программного драйвера. В случае балансировки нагрузки этот агент динамически управляет группой адаптеров сервера и равномерно распределяет нагрузку между ними, непрерывно анализируя выходной поток данных. Таким образом, весь выходной поток данных распределяется по нескольким серверным адаптерам. (Один адаптер в группе предназначен для обслуживания входного и выходного потоков данных. Остальные обслуживают только выходной поток.) Правильно сбалансированный поток данных обеспечивает всем пользователям одинаковое время отклика сервера.

Эта технология была разработана Intel в ответ на требования повышения степени доступности и увеличения времени непрерывной работы серверов.

Технология отказоустойчивости адаптеров является простым, эффективным методом повышения готовности каналов связи между сервером и сетью, действующим «прозрачно» для прикладного ПО и пользователей. Также для применения этой технологии необходимо сформировать группу, включающую несколько адаптеров или портов (рис. 21).

Отказоустойчивость адаптеров — метод защиты каналов связи между сетью и серверным коммутатором или сетевой службой при помощи установки дополнительных сетевых адаптеров. Резервирование требует установки как минимум двух сетевых адаптеров — основного и резервного. Например, если один из каналов не функционирует из-за отсутствия кабельного соединения, то резервный адаптер за несколько секунд возьмет на себя всю работу по передаче данных, не прерывая работу пользователей. При отказе компонентов одного из каналов управление в течение нескольких секунд (незаметно для пользователей, подключенных к концентраторам или коммутаторам) передается на резервный канал.

Серверные адаптеры производства Intel оснащены некоторыми дополнительными возможностями, повышающими степень готовности каналов и пропускную способность и, следовательно, расширяющими возможности Adapter Fault Tolerance. При отказе адаптера выдается оповещение, что позволяет оперативно устранять неисправности в адаптерах.

Достоинством технологии обеспечения отказоустойчивости является возможность использования в группах различных адаптеров, например Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Технология отказоустойчивости адаптеров работает как с концентраторами, так и с коммутаторами и поддерживается серверами с сетевыми операционными системами NetWare и Windows NT.

Эта технология также обеспечивает отказоустойчивость и распределение нагрузки путем использования параллельных адаптеров с одной только разницей: в данном случае необходим коммутатор с технологией Fast EtherChannel, при этом достигается равномерное распределение потока в обоих направлениях — к серверу и от сервера (в отличие от распределения только выходного потока данных), а совокупная пропускная способность с четырьмя адаптерами возрастает до 1600 Мбит/с. В данном случае использовался коммутатор 3Com, не поддерживающий технологию Fast EtherChannel, поэтому возможности проверить эффективность этой технологии не было.

Технология агрегирования каналов похожа на технологию Fast EtherChannel. С помощью этой технологии при подключении к коммутаторам Intel Express достигается равномерное распределение потока в обоих направлениях — к серверу и от сервера, а совокупная пропускная способность возрастает до 1600 Мбит/с. Технологии балансировки нагрузки, Fast EtherChannel и агрегирования каналов используют метод отказоустойчивости адаптеров, предусматривающий применение избыточных каналов, то есть если один канал связи отказывает, то происходит автоматическое перераспределение нагрузки между оставшимися каналами. Обращение к группе адаптеров, так же как и для методов балансировки нагрузки и Fast EtherChannel, происходит по единственному сетевому адресу, поэтому нет необходимости тратить время на разбиение сети на сегменты для преодоления «узких мест». Для дистанционного получения статистической информации о сбоях группы адаптеров используется интерфейс с DMI.

Эта технология, позволяющая заменять неисправный адаптер без остановки работы сервера, была разработана Compaq и в настоящее время является отраслевым стандартом. Для применения PCI HotPlug необходима ее поддержка со стороны как сетевого адаптера, так и сервера. Если эта технология используется вместе с технологией отказоустойчивости адаптеров, то возможна замена адаптера без остановки работы сетевых служб.

Компания Intel разработала еще множество средств, повышающих эффективность работы сетевых карт. Среди них адаптивная технология — динамическое регулирование скорости передачи для уменьшения числа коллизий. Утилита PROSet позволяет настраивать ряд параметров, которые могут влиять на производительность (рис. 22). Отметим, что часто для использования этих средств требуется поддержка со стороны коммутатора.

Двухпортовый адаптер Intel PRO/100+ поддерживает виртуальные локальные сети 802.1Q, приоритезацию трафика, то есть возможность управлять трафиком, проходящим через сетевую карту, в соответствии с приоритетами отдельных пакетов (стандарт IEEE 802.1p).

Кроме того, поддерживаются: автоматическое определение скорости соединения; режим Bus Master; полнодуплексный режим; интерфейс DMI; спецификация WfM; интерфейс ACPI; все основные операционные системы, включая, естественно, Windows NT и NetWare.

На плате всего шесть индикаторов: по три — работа, соединение и скорость 100 — на каждый порт.

Сервисная поддержка находится на хорошем уровне. На адаптер предоставляется пожизненная гарантия.

Двухпортовый серверный адаптер SMC Tiger Array 2

Только что появившийся новый серверный адаптер SMC9334BDT пытается конкурировать с лидерами. Хотя по набору функций он традиционно проигрывает адаптерам 3Com и Intel, основные средства — обеспечение отказоустойчивости и балансировку нагрузки — он поддерживает. Для этой цели используется специальное ПО, входящее в состав драйвера адаптера (рис. 23). Установка и конфигурирование адаптера не вызывают затруднений, особенно если воспользоваться инсталляционной утилитой EZStart.

Специальное средство балансировки нагрузки входит в состав драйвера этого адаптера. Оба порта объединяются в единую виртуальную карту (рис. 24) с одним IP-адресом. Распределению подлежит только исходящий трафик. Таким образом, полоса пропускания трафика, идущего от сервера, как бы удваивается.

Динамическое отслеживание и устранение неисправностей позволяют отключать канал в случае сбоя и снова подключать после обнаружения и устранения причины отказа. При этом функции неисправного канала автоматически передаются другому — исправному. Обе функции — обеспечение отказоустойчивости и балансировка нагрузки — работают только в среде Windows NT.

Использование двухпортового адаптера SMC позволяет cэкономить один PCI-слот. Обеспечиваются: автоматическое определение скорости соединения; режим Bus Master; полнодуплексный режим. Кроме того, разные порты адаптера могут работать с различными скоростями. В архитектуре адаптера использована фирменная технология повышения производительности SMC SimulTasking. Не поддерживается технология виртуальных локальных сетей.

На карте восемь светодиодных индикаторов: по четыре — работа, скорость, соединение и дуплекс — на один канал.

Сервисная поддержка находится на хорошем уровне; предоставляется пожизненная гарантия.

Измерение производительности осуществлялось при помощи утилиты Novell Perform3 v.1.61. Принцип действия утилиты заключается в том, что файл небольшого размера переписывается с рабочей станции на разделяемый сетевой диск сервера, после чего он остается в файловом кэше сервера и многократно в течение заданного промежутка времени оттуда считывается. Это позволяет достичь взаимодействия типа «память-сеть-память» и устранить влияние задержек, связанных с дисковыми операциями. В число параметров утилиты входят начальный размер файла, конечный размер файла, шаг изменения размера и время тестирования. Утилита отдельно выводит производительность с файлами разного размера, среднюю и максимальную производительность (в Кбайт/c). Поддерживается одновременная работа нескольких клиентов, которые синхронизируются между собой, можно также запускать несколько сессий на одном клиенте. При проведении тестирования использовались следующие параметры:

• начальный размер — 65 535 байт;

• конечный размер — 8191 байт;

• шаг изменения размера — 8192 байт;

• время тестирования с каждым файлом — 12 с.

Perform3 выводит результаты тестирования в виде отдельной таблицы для каждого клиента (либо отдельной сессии на клиенте), результаты записываются также в файл на диске. При этом в первой колонке показывается размер файла, во второй — производительность данного клиента (или сессии, что с точки зрения Perform3 — одно и то же), в третьей — общая производительность для всех клиентов и сессий, а внизу показывается максимальная общая для всех станций и средняя общая для всех станций производительность. Для экономии места мы будем приводить в качестве результатов тестирования только максимальную общую и среднюю общую производительность.

Одновременно замерялась загруженность процессора сервера при помощи утилиты Performance Monitor. На всех клиентских машинах в реестр были добавлены параметры, для того чтобы исключить влияние локального кэширования и дать возможность использовать кэш сервера (подробно о том, как это делается, рассказано в КомпьютерПресс 4’2000). В результате выполнялись только операции типа «память-сеть-память», а дисковые операции были исключены.

Для тестирования были выбраны следующие конфигурации:

• на сервере устанавливалось по одной карте Intel, D-Link, SMC или две однопортовые карты 3Com;

• на двух рабочих станциях запускалось по две клиентские сессии на каждой;

• сервер связывался с коммутатором только двумя каналами.

Измерялись общая пропускная способность двух каналов и средняя загруженность процессоров сервера. Получены следующие результаты:

• для адаптера 3Com (рис. 25, 26): пропускная способность — 112,2 Мбит/с, загруженность процессора — 19,9%;

• для адаптера D-Link (рис. 27, 28): пропускная способность — 161,5 Мбит/с, загруженность процессора — 44,2%;

• для адаптера Intel (рис. 29, 30): пропускная способность — 143,3 Мбит/с, загруженность процессора — 25,5%;

• для адаптера SMC (рис. 31, 32): пропускная способность — 126,8 Мбит/с, загруженность процессора — 26,4%.

В табл. 1 приведены значения пропускной способности, средней загруженности процессоров сервера, абсолютные и относительные значения индекса эффективной производительности для всех тестируемых серверных адаптеров.

Следует отметить прекрасную пропускную способность, показанную серверным адаптером D-Link, и очень высокую среднюю загруженность процессора для этого адаптера. Стоит обратить внимание и на неравномерную загрузку процессоров сервера для всех адаптеров, кроме D-Link.

В качестве основного критерия для оценки качества сетевых серверных адаптеров был выбран индекс эффективной производительности, определяемый как отношение пропускной способности в Мбит/с к степени загруженности процессора в процентах.

Кроме того, оценивались и функциональные возможности сетевых адаптеров: обеспечение отказоустойчивости, балансировка нагрузки, поддержка режима PCI HotPlug, автоматическое определение скорости соединения, интерфейс DMI, поддержка спецификации WfM (включая ACPI), поддержка режимов балансировки нагрузки и обеспечение отказоустойчивости операционными системами Windows NT и NetWare, удобство инсталляции и конфигурирования, уровень сервисного обслуживания, срок гарантии.

Чтобы определить единственный показатель качества, учитывающий все характеристики серверного сетевого адаптера, необходимо сформировать интегральный критерий качества. Для этого было решено использовать методику, опирающуюся на применение весовых коэффициентов показателей качества. Весовой коэффициент характеризует степень важности данной характеристики по отношению ко всем остальным. Сумма весовых коэффициентов всех показателей качества должна равняться 1. Тогда обобщенный показатель качества будет определяться как сумма произведений значений показателей качества и соответствующих весовых коэффициентов.

Для того чтобы можно было использовать подобный подход, необходимо перейти к относительным значениям показателей качества. В данном случае сделать это нетрудно. Для вычисления индекса эффективной производительности было проведено нормирование, то есть максимальный индекс принимал за 1.

Уровень сервисной поддержки оценивался дискретно по трехбалльной шкале: 1 — отлично; 0,75 — хорошо; 0,5 — удовлетворительно. Показатели поддержка режимов балансировки нагрузки и обеспечения отказоустойчивости операционными системами и гарантийный срок оценивались по двухбалльной шкале: 1 — поддерживаются Windows NT и NetWare и дается пожизненная гарантия соответственно; 0,5 — в противном случае (то есть поддерживается только Windows NT и гарантия ограничена).

Важными показателями, влияющими на производительность серверных сетевых карт, являются также поддержка режима Bus Master, полнодуплексный режим работы и аппаратно и/или программно реализованные фирменные средства повышения производительности. Поскольку эти характеристики непосредственно влияют на индекс эффективной производительности, учитывать их отдельно, то есть дважды, не имеет смысла.

В табл. 2 приведены оцениваемые характеристики (или показатели качества) сетевых серверных карт, правила вычисления их значений в относительных единицах и определенные в результате экспертного опроса весовые коэффициенты.

Проводя выбор редакции, мы учли значения всех приведенных в табл.1 характеристик серверных сетевых карт. Значения отдельных показателей качества и интегрального показателя качества приведены в табл. 3.

В итоге победителем среди сетевых серверных адаптеров стандарта Fast Ethernet для шины PCI был признан двухпортовый серверный адаптер Intel PRO/100+. Значение интегрального показателя качества для этого адаптера равно 0,95.

Второе место с небольшим отставанием занял серверный адаптер 3Com.

Все данные, полученные в процессе тестирования каждого сетевого адаптера, имеются в редакции КомпьютерПресс. Тестирование сетевых серверных карт проводилось в тестовой лаборатории издательства «КомпьютерПресс».

КомпьютерПресс 6'2000