Ağ Bağdaştırıcılarında Performans

Bir ağ bağdaştırıcısında hangi donanım işlevlerinin uygulanacaklarına karar verirken her zaman dengeler vardır. Kesinti denetimine, donanımda dinamik ayarlamaya, PCI veri yolunun kullanımını iyileştirmeye ve Jumbo Çerçeveleri'ni desteklemeye olanak sağlayan görev boşaltma özellikleri eklemeyi göz önünde bulundurmak giderek daha önemli hale geliyor. Bu yük boşaltma özellikleri, en yüksek performans gerektiren yapılandırmalarda kullanılan üst düzey ağ bağdaştırıcısı için önemlidir.

TCP ve IP sağlama toplamı yükünü hafifletmeyi destekleme

Çoğu yaygın ağ trafiği için, sağlama toplamı hesaplamasının ağ bağdaştırıcısı donanımına aktarılması, bayt başına gereken CPU döngüsü sayısını azaltarak önemli bir performans avantajı sunar. Sağlama toplamı hesaplaması, iki nedenden dolayı ağ yığınındaki en pahalı işlevdir:

  • Uzun yol uzunluğuna katkıda bulunur.
  • Önbellek kaynama etkilerine neden olur (bu genellikle gönderen tarafında gerçekleşir).

Sağlama toplamı hesaplamasının göndericiye devredilmesi, ana bilgisayar CPU'su üzerindeki yükü azaltarak ve önbellek etkinliğini artırarak genel sistem performansını iyileştirir.

Windows Performans Laboratuvarı'nda, ağ yoğunluklu iş yükleri sırasında checksum boşaltıldığında 19% TCP aktarım hızı gelişimi ölçtük. Bu iyileştirmenin analizi, toplam iyileştirmenin 11% yol uzunluğunun azaltılmasından, 8% ise önbellek verimliliğinin artmasından kaynaklandığını gösterir.

Alıcıdaki sağlama toplamı iş yükünü azaltma, gönderendeki sağlama toplamı iş yükünü azaltmayla aynı avantajlara sahiptir. Yuva ara sunucusu gibi hem istemci hem de sunucu görevi gören sistemlerde daha fazla avantaj görülebilir. İstemci sistemi gibi CPU'nun mutlaka meşgul olmadığı sistemlerde sağlama toplamını boşaltmanın avantajı, dikkate değer düzeyde iyileştirilmiş aktarım hızı yerine daha iyi ağ yanıt sürelerinde görülebilir.

Büyük gönderim yükünü destekleme (LSO)

Windows, ağ bağdaştırıcısının/sürücüsünün MTU'dan 64K'ya kadar TCP'ye kadar daha büyük bir En Büyük Kesim Boyutu (MSS) tanıtabilmesini sağlar. Bu, TCP'nin sürücüye 64K'ya kadar bir arabellek ayırmasına olanak tanır ve bu da büyük arabelleği ağ MTU'suna sığan paketlere böler.

TCP segmentlere ayırma işi, ana bilgisayar CPU'sunun yerine ağ bağdaştırıcısı/sürücü donanımı tarafından gerçekleştirilir. Bu, ağ bağdaştırıcısı CPU'sunun ek işi işleyebilmesi durumunda önemli bir performans artışına neden olur.

Test edilen ağ bağdaştırıcılarının çoğu için, konak CPU'nun ağ bağdaştırıcısı donanımından daha güçlü olduğu durumlarda saf ağ etkinliklerinde çok az geliştirme görüldü. Ancak tipik iş iş yükleri için, konak CPU işlemleri yürütmek için döngülerinin çoğunu kullandığından aktarım hızının 9% kadar genel sistem performansı artışı ölçülmüştür. Bu gibi durumlarda TCP segmentasyonunun donanıma boşaltılması, konak CPU'nun segmentasyon yükünden kurtularak daha fazla işlem gerçekleştirmesi için fazladan döngüler gerçekleştirmesini sağlar.

IP güvenliği (IPSec) yük boşaltmayı destekleme

Windows, IPSec'in şifreleme çalışmasını ağ bağdaştırıcısı donanımına boşaltma olanağı sunar. Şifreleme, özellikle 3 DES (üçlü DES olarak da bilinir), çok yüksek döngü/bayt oranına sahiptir. Bu nedenle, IPSec'in ağ kartı donanımına aktarılmasıyla güvenli İnternet ve VPN testlerinde 30% performans artışı ölçülmüş olması şaşırtıcı değildir.

Kesme moderasyonu geliştirme

Basit bir ağ bağdaştırıcısı, bir paket geldiğinde veya bir paket gönderme isteğinin tamamlandığını bildirmek için ana bilgisayarda bir donanım kesintisi oluşturur. Kesinti gecikmesi ve sonuçta ortaya çıkan önbellek değişim efektleri, genel ağ performansına ek yük getirir. Birçok senaryoda (örneğin, ağır sistem kullanımı veya yoğun ağ trafiği), her kesme için birkaç paket işleyerek donanım kesintisi maliyetini azaltmak en iyisidir.

Ağır ağ iş yüklerinde, ağ yoğunluklu iş yükleri üzerinde aktarım hızında% 9'a kadar performans artışı ölçülmüştür. Ancak Kesme Denetimi parametrelerinin yalnızca aktarım hızı geliştirmeleri için ayarlanması yanıt süresinde performans artışına neden olabilir. En iyi ayarları korumak ve farklı iş yüklerine uyum sağlamak için, bu makalenin devamında yer alan Otomatik ayarlama bölümünde açıklandığı gibi dinamik olarak ayarlanmış parametrelere izin vermek en iyisidir.

PCI veri yolunu verimli bir şekilde kullanma

Ağ bağdaştırıcısı donanım performansındaki en önemli faktörlerden biri, PCI veri yolunu ne kadar verimli kullandığıdır. Ayrıca, ağ bağdaştırıcısının DMA performansı aynı PCI veri yolu üzerindeki tüm PCI kartlarının performansını etkiler. PCI kullanımı iyileştirildiğinde aşağıdaki yönergeler dikkate alınmalıdır:

  • Hedef sayfaları uygun yerlerde toplayarak DMA aktarımlarını kolaylaştırın.

  • Büyük öbeklerde (en az 256 bayt) DMA gerçekleştirerek PCI protokolü ek yükünü azaltın. Mümkünse, veri akışını tüm paketlerin tek bir PCI işleminde aktarılması için zamanlayın. Ancak, aktarımın nasıl gerçekleşmesi gerektiğini göz önünde bulundurun. Örneğin, aktarımları başlatmadan önce tüm verilerin gelmesini beklemeyin, çünkü beklemek gecikme süresini artırır ve ek arabellek alanı tüketir.

  • Paketin son birkaç baytını aktararak "temizlemek" için kısa bir ek aktarım gerektirmek yerine DMA paket aktarımını ek baytlarla doldurması daha iyidir.

  • PCI belirtiminin önerdiği şekilde Bellek Okuma, Bellek Okuma Satırı ve Bellek Okuma Birden Çok işlemlerini kullanın.

  • Ağ bağdaştırıcısı veri yolu arabirimi donanımı, konak bellek denetleyicisindeki sınırlamaları algılamalı ve davranışı buna göre ayarlamalıdır. Örneğin, ağ bağdaştırıcısı veri yolu arabirimi donanımı bir DMA Bellek Okuma işleminde bellek denetleyicisi önbelleğe alma sınırlamalarını algılamalı ve işlemi tekrar denemeden önce kısa bir süre beklemelidir. Donanım, ağ bağdaştırıcısına ait aşırı yeniden denemeleri algılamalı ve konak tarafından kesildiğinde gelecekteki işlemlerde ilk yeniden denemeden önceki süreyi artırmalıdır. Bir sonraki sıralı veri kümesini getirmekle meşgul olduğundan emin olduğunuzda bellek denetleyicisine işlem göndermeye devam etmenin bir anlamı yoktur.

  • Özellikle veri aktarımları sırasında bekleme durumlarının eklenmesini en aza indirin. Bir veya ikiden fazla bekleme durumu eklenecekse veri yolunu serbest bırakmak ve böylece veri yolunu kullanan başka bir PCI bağdaştırıcısının biraz iş yapabilmesine izin vermek daha iyidir.

  • Programlanmış G/Ç yerine Bellek Eşlemeli G/Ç kullanın. Bu, sürücüler için de geçerlidir.

Jumbo çerçeveleri destekleme

Daha büyük Maksimum İletim Birimlerini (MTU) ve dolayısıyla jumbo çerçeveler gibi daha büyük çerçeve boyutlarını desteklemek, bayt başına tahakkuk eden ağ yığını ek yükünü azaltır. MTU 1514'ten 9000'e değiştirildiğinde 20% TCP aktarım hızı artışı ölçülmüştür. Ayrıca, ağ yığınından ağ sürücüsüne daha az sayıda çağrı yapılması nedeniyle CPU kullanımında önemli bir azalma elde edilir.

  • Last updated on