Тестирование сетевых карт 10/100 Мбит/с FastEthernet для шины PCI
Характеристики сетевых адаптеров
Сетевой адаптер 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM
Сетевой адаптер Intel EtherExpress PRO/100+ Management
Сетевой адаптер SMC EtherPower II 10/100 9432TX/MP
Сетевой адаптер D-Link DFE-538TX
Сетевой адаптер Compex RL 100ATX
Сетевой адаптер NetGear FA 310TX
Сетевой адаптер Allied Telesyn AT 2500TX
Сетевой адаптер Surecom EP-320X-R
В тестовой лаборатории «КомпьютерПресс» было проведено тестирование предназначенных для использования в рабочих станциях 10/100 Mбит/с сетевых карт стандарта Fast Ethernet для шины PCI. Были выбраны наиболее распространенные в настоящее время карты с пропускной способностью 10/100 Mбит/с, так как, во-первых, они могут использоваться в сетях Ethernet, Fast Ethernet и в смешанных сетях, и, во-вторых, перспективная технология Gigabit Ethernet (пропускная способность до 1000 Мбит/с) пока применяется чаще всего для подключения мощных серверов к сетевому оборудованию ядра сети. Чрезвычайно важно то, какого качества пассивное сетевое оборудование (кабели, розетки и т.п.) используется в сети. Хорошо известно, что если для сетей Ethernet достаточно кабеля на витой паре категории 3, то уже для Fast Ethernet необходима 5 категория. Рассеивание сигнала, плохая защищенность от шумов могут существенно понизить пропускную способность сети.
Целью тестирования являлось определение в первую очередь индекса эффективной производительности (Performance/Efficiency Index Ratio — в дальнейшем P/E-индекс), и только затем — абсолютного значения пропускной способности. P/E-индекс вычисляется как отношение пропускной способности сетевой карты в Мбит/c к степени загруженности центрального процессора в процентах. Этот индекс является отраслевым стандартом определения производительности сетевых адаптеров. Он был введен для того, чтобы учесть использование сетевыми картами ресурсов центрального процессора. Дело в том, что некоторые производители сетевых адаптеров стараются добиться максимальной производительности путем использования для выполнения сетевых операций большего числа циклов процессора компьютера. Минимальная загрузка процессора и относительно высокая пропускная способность имеют большое значение для выполнения критически важных бизнес- и мультимедиа-приложений, а также задач реального времени.
Были протестированы карты, которые в настоящее время чаще других используются для рабочих станций в корпоративных и локальных сетях:
- D-Link DFE-538TX
- SMC EtherPower II 10/100 9432TX/MP
- 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM
- Compex RL 100ATX
- Intel EtherExpress PRO/100+ Management
- CNet PRO-120
- NetGear FA 310TX
- Allied Telesyn AT 2500TX
- Surecom EP-320X-R
Основные характеристики тестируемых сетевых адаптеров приведены в табл. 1. Поясним некоторые термины, которые использованы в таблице. Автоматическое определение скорости соединения означает, что адаптер сам определяет максимально возможную скорость функционирования. Кроме того, в случае поддержки автоопределения скорости никакой дополнительной настройки при переходе от Ethernet к Fast Ethernet и обратно производить не нужно. То есть от системного администратора не требуется реконфигурировать адаптер и перегружать драйверы.
Поддержка режима Bus Master позволяет передавать данные непосредственно между сетевой картой и памятью компьютера. Тем самым центральный процессор высвобождается для выполнения других операций. Это свойство стало стандартом де-факто. Недаром все известные сетевые карты поддерживают режим Bus Master.
Дистанционное включение (Wake on LAN) позволяет производить включение ПК по сети. То есть возникает возможность обслуживать ПК в нерабочее время. Для этой цели используются трехконтактные разъемы на системной плате и сетевом адаптере, которые соединяются специальным кабелем (входит в комплект поставки). Кроме того, необходимо специальное управляющее ПО. Технология Wake on LAN разработана альянсом Intel-IBM.
Полнодуплексный режим позволяет передавать данные одновременно в обоих направлениях, полудуплексный — только в одном. Таким образом, максимально возможная пропускная способность в полнодуплексном режиме составляет 200 Мбит/с.
Интерфейс DMI (Desktop Management Interface) дает возможность получать информацию о конфигурации и ресурсах ПК с помощью ПО сетевого управления.
Поддержка спецификации WfM (Wired for Management) обеспечивает взаимодействие сетевого адаптера с программными средствами сетевого управления и администрирования.
Для удаленной загрузки ОС компьютера по сети сетевые адаптеры снабжаются специальной памятью BootROM. Это позволяет эффективно использовать в сети бездисковые рабочие станции. В большинстве тестируемых карт присутствовало только гнездо для установки BootROM; сама микросхема BootROM обычно является отдельно заказываемой опцией.
Поддержка ACPI (Advanced Configuration Power Interface) позволяет снизить энергопотребление. ACPI — это новая технология, обеспечивающая работу системы управления питанием. Она базируется на использовании как аппаратных, так и программных средств. В принципе, Wake on LAN является составной частью ACPI.
Фирменные средства повышения производительности позволяют увеличить эффективность работы сетевой карты. Наиболее известные из них — Parallel Tasking II компании 3Com и Adaptive Technology компании Intel. Эти средства обычно бывают запатентованы.
Поддержка основных операционных систем обеспечивается практически всеми адаптерами. К основным ОС относятся: Windows, Windows NT, NetWare, Linux, SCO UNIX, LAN Manager и другие.
Уровень сервисной поддержки оценивается наличием документации, дискеты с драйверами и возможностью скачать последние версии драйверов с сайта компании. Не последнюю роль играет и упаковка. С этой точки зрения, лучшими, на наш взгляд, являются сетевые адаптеры D-Link, Allied Telesyn и Surecom. Но в целом уровень поддержки оказался для всех карт удовлетворительным.
Обычно гарантия распространяется на все время эксплуатации сетевого адаптера (пожизненная гарантия). Иногда она ограничивается 1-3 годами.
 |
|
Методика тестирования
Во всех тестах использовались самые последние версии драйверов сетевых карт, которые загружались с Internet-серверов соответствующих производителей. В случае когда драйвер сетевой карты допускал какие-либо настройки и оптимизацию, использовались установки по умолчанию (кроме сетевого адаптера Intel). Отметим, что наиболее богатыми дополнительными возможностями и функциями обладают карты и соответствующие драйверы компаний 3Com и Intel.
Измерение производительности производилось при помощи утилиты Perform3 компании Novell. 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 в течение заданного промежутка времени многократно 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 Novell Perform3 выводит значения производительности с файлами разного размера, среднюю и максимальную производительность (в Кбайт/c). Для настройки утилиты использовались следующие параметры:
- Начальный размер файла — 4095 байт
- Конечный размер файла — 65 535 байт
- Шаг приращения файла — 8192 байт
Время тестирования с каждым файлом было установлено равным двадцати секундам.
В каждом эксперименте использовалась пара одинаковых сетевых карт, одна из которых работала на сервере, а другая — на рабочей станции. Кажется, что это не соответствует распространенной практике, поскольку в серверах обычно используются специализированные сетевые адаптеры, снабженные рядом дополнительных функций. Но именно таким образом — одни и те же сетевые карты устанавливаются и на сервере и на рабочих станциях — проводится тестирование всеми известными тестовыми лабораториями мира (KeyLabs, Tolly Group и т.д.). Результаты получаются несколько ниже, но эксперимент оказывается чистым, поскольку на всех компьютерах работают только анализируемые сетевые карты.
Конфигурация клиента Compaq DeskPro EN:
- процессор Pentium II 450 MГц
- кэш 512 Kбайт
- оперативная память 128 Mбайт
- винчестер 10 Гбайт
- операционная система Microsoft Windows NT Server 4.0 c 6 a SP
- протокол TCP/IP.
Конфигурация сервера Compaq DeskPro EP:
- процессор Celeron 400 MГц
- оперативная память 64 Mбайт
- винчестер 4,3 Гбайт
- операционная система Microsoft Windows NT Workstation 4.0 c c 6 a SP
- протокол TCP/IP.
Тестирование было проведено в условиях, когда компьютеры соединялись напрямую кроссоверным кабелем UTP Category 5. Во время этих тестов карты работали в режиме 100Base-TX Full Duplex. В этом режиме пропускная способность оказывается несколько выше за счет того, что часть служебной информации (например, подтверждение приема) передается одновременно с полезной информацией, объем которой оценивается. В этих условиях удалось зафиксировать довольно высокие значения пропускной способности; например, для адаптера 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM в среднем 79,23 Mбит/с.
Загруженность процессора измерялась на сервере при помощи утилиты Windows NT Performance Monitor; данные записывались в log-файл. Утилита Perform3 запускалась на клиенте, чтобы не влиять на загруженность процессора сервера. В качестве процессора компьютера-сервера использовался Intel Celeron, производительность которого существенно ниже производительности процессоров Pentium II и III. Intel Celeron использовался умышленно: дело в том, что, поскольку загрузка процессора определяется с достаточно большой абсолютной погрешностью, в случае больших абсолютных значений относительная погрешность оказывается меньше.
После каждого теста утилита Perform3 помещает результаты своей работы в текстовый файл в виде набора данных следующего вида:
65535 bytes. 10491.49 KBps. 10491.49 Aggregate KBps.
57343 bytes. 10844.03 KBps. 10844.03 Aggregate KBps.
49151 bytes. 10737.95 KBps. 10737.95 Aggregate KBps.
40959 bytes. 10603.04 KBps. 10603.04 Aggregate KBps.
32767 bytes. 10497.73 KBps. 10497.73 Aggregate KBps.
24575 bytes. 10220.29 KBps. 10220.29 Aggregate KBps.
16383 bytes. 9573.00 KBps. 9573.00 Aggregate KBps.
8191 bytes. 8195.50 KBps. 8195.50 Aggregate KBps.
10844.03 Maximum KBps. 10145.38 Average KBp.
Выводится размер файла, соответствующая пропускная
способность для выбранного клиента и для всех клиентов (в данном случае клиент
всего один), а также максимальная и средняя пропускная способность по всему
тесту. Полученные средние значения по каждому тесту переводились из Кбайт/c
в Мбит/c по формуле:
(Кбайт x 8)/1024,
и значение индекса P/E вычислялось как отношение пропускной способности к
загруженности процессора в процентах. В дальнейшем среднее значение индекса
P/E вычислялось по результатам трех измерений.
С использованием утилиты Perform3 на Windows NT Workstation возникла следующая проблема: кроме записи на сетевой диск, файл записывался также в локальный файловый кэш, откуда впоследствии очень быстро считывался. Результаты были впечатляющими, но нереальными, поскольку передачи данных как таковой по сети не производилось. Для того чтобы приложения могли воспринимать разделяемые сетевые диски как обычные локальные диски, в операционной системе используется специальный сетевой компонент — редиректор, перенаправляющий запросы ввода-вывода по сети. В обычных условиях работы при выполнении процедуры записи файла на разделяемый сетевой диск редиректор использует алгоритм кэширования Windows NT. Именно поэтому при записи на сервер происходит также запись в локальный файловый кэш клиентской машины. А для проведения тестирования необходимо, чтобы кэширование проводилось только на сервере. Для того чтобы на компьютере-клиенте кэширования не было, в реестре Windows NT были изменены значения параметров, что позволило отключить кэширование, производимое редиректором. Вот как это было сделано:
- Путь в Registry:
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Rdr\Parameters
Имя параметра:
UseWriteBehind разрешает оптимизацию write-behind для записываемых файлов
Тип: REG_DWORD
Значение: 0 (по умолчанию: 1)
- Путь в Registry:
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Lanmanworkstation\parameters
Имя параметра:
UtilizeNTCaching указывает, будет ли редиректор использовать кэш-менеджер Windows NT для кэширования содержимого файлов.
Тип: REG_DWORD Значение: 0 (по умолчанию: 1)
Отметим, что не рекомендуется использовать такие значения параметров реестра для систем, работающих в нормальных (нетестовых) условиях, поскольку эффективность работы сети в этом случае будет ниже.
Как и предполагалось, пропускная способность сети изменялась в зависимости от размера файла.
Очевидна тенденция падения пропускной способности при уменьшении размера файла. Это обусловлено различными «накладными расходами», в первую очередь связанными с инициализацией и завершением каждой операции ввода-вывода. Есть все основания предполагать, что с уменьшением размера операции ввода-вывода (в данном случае файла, считываемого из кэша сервера) относительная доля различных «накладных расходов» возрастает, в результате чего падает «полезная» пропускная способность. Закономерность сама по себе хорошо известна и относится в общем случае к любым операциям ввода-вывода.
Утилита Perform3 подсчитывает объем «полезной» передаваемой информации, но не учитывает служебную, например заголовки кадров Fast Ethernet, сегменты подтверждения приема пакетов TCP. Общий трафик всегда выше того значения, которое выдает Perform3. Но при прочих равных условиях доля служебной передаваемой информации для разных карт практически одинакова. Тем не менее это еще один довод в пользу того, что большую ценность будет иметь значение индекса P/E, а не величина пропускной способности.
|
|
Результаты тестирования
Результаты, полученные в процессе тестирования девяти сетевых карт, представлены в табл. 2.
Приведем в табл. 3 значения нормированного индекса P/E для всех адаптеров, приняв значение для адаптера 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM за единицу.
Как видно из табл. 2 и 3, наилучшей оказалась карта 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM. Для примера приведем позволяющие судить об использовании процессорного времени данные, полученные при помощи утилиты Performance Monitor, входящей в состав Windows NT.
Отметим, что практически все время процессор работает в привилегированном режиме (режиме операционной системы) и влияние посторонних приложений сведено к минимуму.
|
|
Характеристики сетевых адаптеров
Во многих современных сетевых картах Fast Ethernet используются различные технологии, направленные на повышение производительности при одновременном снижении нагрузки на центральный процессор компьютера. Разные карты обладают различными дополнительными «интеллектуальными» возможностями, которые реализованы как аппаратно, так и программно. Об их уровне в определенной степени позволяют судить результаты тестирования.
|
|
Сетевой адаптер 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM 
Для адаптера Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM получено максимальное значение индекса P/E. Попробуем объяснить, почему так произошло. В сетевой карте 3Com Fast EtherLink XL 3C905B-TX-NM используется новая эффективная технология, известная как Parallel Tasking II (улучшенный вариант технологии Parallel Tasking, которая применяется в более ранних версиях). В старых PCI-чипсетах размер отдельной операции ввода-вывода с шиной PCI был ограничен значением 64 байт, и для того, чтобы передать полный пакет Ethernet, требовалось 24 операции взаимодействия с шиной, что приводило к неэффективному использованию ресурсов системы и высокой нагрузке на процессор компьютера. Технология Parallel Tasking II использует новые возможности современных PCI-чипсетов, что позволяет передавать полный пакет Ethernet (1514 байт) непрерывным потоком данных за одну операцию ввода-вывода с шиной PCI, в результате чего снижается нагрузка на центральный процессор и растет общая производительность системы. С использованием Parallel Tasking II также уменьшается необходимое количество некоторых вспомогательных циклов ввода-вывода с шиной PCI, которые должна выполнить сетевая карта, так как некоторые операции выполняются одновременно. Кроме того, карта способна самостоятельно подсчитывать контрольные суммы TCP/IP, что позволяет еще больше разгрузить процессор.
Возможно управлять трафиком, проходящим через сетевую карту, в соответствии с приоритетами отдельных пакетов (стандарт IEEE 802.1p).
Отметим, что последний из существующих для этой сетевой карты драйверов устанавливается автоматически, не требуя участия пользователя (ранее использовалась утилита 3Com NIC Diagnostics).
Имеются три светодиодных индикатора: работа, скорость 10, скорость 100.
Адрес основного Web-узла компании: www.3com.com
|
|
Сетевой адаптер Intel EtherExpress PRO/100+Management
Пропускная способность этой карты и уровень использования процессора оказались практически такими же, как и у 3Com. Ниже показаны окна настройки параметров этой карты.
Новый контроллер Intel 82559, установленный на этой карте, обеспечивает очень высокую производительность, особенно в сетях Fast Ethernet.
Технология, которую использует Intel в своей карте Intel EtherExpress PRO/100+, названа Adaptive Technology. Сущность метода заключается в автоматическом изменении временных промежутков между пакетами Ethernet в зависимости от загруженности сети. При увеличении загруженности сети расстояние между отдельными пакетами Ethernet динамически увеличивается, что позволяет уменьшить количество коллизий и повысить пропускную способность. При небольшой сетевой загрузке, когда вероятность коллизий мала, временные промежутки между пакетами снижаются, что также ведет к увеличению производительности. В наибольшей степени преимущества этого метода должны проявляться в больших коллизионных сегментах Ethernet, то есть в тех случаях, когда в топологии сети преобладают концентраторы, а не коммутаторы.
Новая технология Intel, названная Priority Packet, позволяет регулировать трафик, проходящий через сетевую карту, в соответствии с приоритетами отдельных пакетов. Это дает возможность повышать скорость передачи данных для критически важных приложений.
Обеспечивается поддержка виртуальных локальных сетей VLAN (стандарт IEEE 802.1Q).
На плате всего два индикатора — работа/соединение, скорость 100.
Адрес основного Web-узла компании: www.intel.com
|
|
Сетевой адаптер SMC EtherPower II 10/100 SMC9432TX/MP
В архитектуре этой карты использованы две перспективные технологии SMC SimulTasking и Programmable InterPacket Gap. Первая технология похожа на технологию 3Com Parallel Tasking. Сопоставив результаты тестирования для карт этих двух производителей, можно сделать вывод о степени эффективности реализации этих технологий. Отметим также, что данная сетевая карта показала третий результат и по производительности и по индексу P/E, опередив все карты, кроме 3Com и Intel.
На карте четыре светодиодных индикатора: скорость 100, передача, соединение, дуплекс.
Адрес основного Web-узла компании: www.smc.com
|
|
Сетевой адаптер D-Link DFE-538TX
В этом адаптере используется разработанная компанией D-Link микросхема DL10038. Пропускная способность этой карты оказалась высокой, но загрузка процессора, к сожалению, тоже практически максимальна (выше только у Allied Telesyn AT 2500TX).
На карте находятся два индикатора: соединение, работа.
Адрес основного Web-узла компании: www.dlink.com
|
|
Сетевой адаптер Compex RL 100ATX
Результаты, полученные для адаптера Compex RL 100ATX, оказались самыми низкими.
В принципе, карта обладает базовым набором возможностей и функций, которые являются общими для всех протестированных нами карт: поддержка Bus Master и полнодуплексного режима, автоопределение скорости, наличие драйверов для большинства наиболее распространенных операционных систем. Трудно объяснить очень низкую пропускную способность этой карты: возможна (но маловероятна) неправильная настройка.
На карте три индикатора: соединение/работа, дуплекс, скорость 100.
Адрес основного Web-узла компании: www.cpx.com
|
|
Сетевой адаптер CNet PRO-120
Пропускная способность этой карты оказалась довольно высокой, но велика и нагрузка на процессор. Модификация этой модели CNet PRO-120WL позволяет проводить дистанционное включение ПК, но для этого необходимо специальное ПО Magic Packets. Карты CNet до последнего времени пользовались популярностью в России. Не последнюю роль в этом играла низкая цена.
На карте два индикатора: соединение, работа.
Адрес основного Web-узла компании: www.cnetusa.com
|
|
Сетевой адаптер NetGear FA 310TX
Для этой карты характерны достаточно средние показатели. Напомним, что NetGear — торговая марка компании Bay Networks, которая была приобретена Nortel. Инсталляция драйвера проводится, как и у многих других карт, за один шаг. Поддерживаются ОС Microsoft, Novell, UNIX.
На карте предусмотрено целых пять светодиодных индикаторов: соединение, работа, коллизии, дуплекс и скорость 100.
Адрес основного Web-узла компании: www.netgear.baynetworks.com
|
|
Сетевой адаптер Allied Telesyn AT 2500TX
Эта карта продемонстрировала очень высокую пропускную способность, но поразила самым высоким процентом использования процессора компьютера. В связи с этим показатель P/E оказался достаточно низким. Allied Telesyn AT 2500TX автоматически конфигурируется. Это одна из немногих карт, которая позволяет экономить энергопотребление.
На карте три индикатора: работа, скорость 10, скорость 100.
Адрес основного Web-узла компании: www.alliedtelesyn.com
|
|
Сетевой адаптер Surecom EP-320X-R
Довольно посредственные показатели этой карты идут вразрез с описанием, где указаны ее потенциальные (среди которых и экономия ресурсов процессора) возможности. Отметим, что модификация этой карты Surecom EP-320X-R 100/10M Wake on LAN позволяет управлять режимами электропитания и поддерживает дистанционное включение.
На карте один светодиодный индикатор: соединение.
Адрес основного Web-узла компании: www.surecom-net.com
Выражаем особую признательность компании «Классика» за помощь, оказанную при проведении тестирования и интерпретации результатов, а также компаниям Сонет Технолоджи (тел.: (095) 967-12-49, 277-11-70), Nord (тел.: (095) 207-07-00, 207-00-48), NAK MicroWare (тел.: (095) 232-64-08, 203-38-42) и АБН (тел.: (095) 755-88-13) за предоставленные для тестирования сетевые адаптеры.
КомпьютерПресс 3'2000
