千兆网卡实际传输性能测试.doc

千兆网卡实际传输性能测试副标题：作者：未知 文章来源：网络 点击数： 2607 更新时间：2006-8-23 9:08:21 很多用户对于千兆技术在桌面的应用都有或多或少的疑问，千兆到底能带来哪些好处？千兆与桌面应用的差距有多少？瓶颈在何处？最好的答案就是让数字说话。 写在评测之前 我一向对“千兆到桌面”这种网络厂商一厢情愿的口号不以为然，认为这有以技术驱动需求的本末倒置之嫌。然而，让我无法忽视的是，近一年来，在某种程度上，这句口号已成为事实至少在我身边成了事实，因为我所用的台式PC和笔记本电脑都配备了千兆网络接口。但实际上我们能享受到的好处却仍然是有限。其中，我认为最实用的是千兆网络接口普遍支持极性自适应，也就是说，无论是使用直连线还是普通线，我都可以任意连接到交换机或者另一台PC的网卡，而不用考虑线序的问题，不过对我来说，千兆接口另外的好处，更多的只是心理上端口升级的满足了，因为我们的桌面交换机还是百兆的。 当然交换机上也有千兆接口，但那是给服务器用的，还轮不到我的桌面。再说，即使用上了，也未必真的有用，因为我平时的应用并没有这么高的带宽需求，用百兆就足够了。同时我还怀疑，没有千兆交换机本来就不是问题，因为瓶颈很可能在台式PC或者笔记本电脑本身。 不只是我，很多用户对于千兆技术在桌面的应用都有或多或少的疑问。例如，千兆到底能带来哪些好处？千兆与桌面应用的差距有多少？瓶颈在何处？为了回答这些问题，最好的办法就是让数字说话。于是，我找来一台4路高性能服务器，用一台千兆交换机与集成千兆接口的台式PC和笔记本电脑连接，还买来一块150元的普通PCI接口千兆网卡，进行了一系列测试。 测试环境 我们所用测试环境包括一台Dell PowerEdge 6850服务器，如图1所示，配置为4路3.0GHz至强CPU，4GB内存，存储系统使用由三块10000转Ultra-320 SCSI硬盘组成的Raid-5阵列，主板内置了两个BroadCom NetXtreme 57xx系列的千兆铜缆接口网卡。使用如此高配置的服务器是为了避免服务器性能造成千兆的瓶颈。换言之，如果这种服务器仍然不能充分发挥千兆网络的优势，我们所质疑的就不只是千兆和桌面的关系了。 图1 Dell PowerEdge 6850四路服务器 而桌面方的主力是联想的开天M8000商用PC，如图2所示，它配备了运行频率为3.6GHz、支持超线程技术的P4 560 CPU，以及1GB DDR2/533内存。主板集成了Intel Pro/1000MT千兆网卡，还另外配备了一块32位PCI接口的D-Link DGE-530T千兆网卡，如图3所示，这个系统差不多可以代表当前桌面系统的最高水平。笔记本电脑则是HP的主力机型Compaq nc4200，如图4所示，配置了1.6GHz的Sonoma核心Pentium M 730CPU，256MB内存以及5400转的40GB硬盘，它也集成了BroadCom NetXtreme千兆网卡。与前两个系统相比，nc4200的配置有些单薄，但它的确可以代表当前笔记本电脑的主流技术。图2 集成千兆网络接口联想开天M8000商用台式机 图3 D-Link DGE-530T PCI接口千兆以太网卡图4 集成千兆网络接口的 HP nc4200笔记本电脑我们在PowerEdge 6850服务器上安装了Windows Server 2003，并升级至SP1，在两个桌面系统都安装了Windows XP Professional，并升级至SP2。此外，我们还使用了一台华硕RX3141千兆家庭/SOHO网关将三个系统连接起来，如图5所示，它具有路由、NAT和简单的防火墙功能，集成了一个4口的千兆交换机，甚至WAN接口也是1000Base-T的，虽然这是一台低端产品，但我们毫无保留地信任它的性能，因为使用Spirent SmartBits 6000C所进行的全网状性能测试证明，它具有千兆线速处理能力。图5 集成了4口千兆以太网交换机的华硕RX3141家庭网关 测试中，我们使用了超5类屏蔽网线以及6类网线。测试过程测试的目的主要有二，一是看看千兆网络在桌面的实际性能表现，二是找出千兆到桌面的瓶颈所在。为了测试千兆以太网实际的性能表现，最好的方法是测试应用层的性能。为此，我们没有使用专用的测试软件，而是使用了FTP，作为最流行的TCP协议之一，FTP的设计初衷就是为了实现最佳性能的文件传输，具有较高的带宽利用率。 我们在服务器上配置了IIS中的FTP服务，在桌面和笔记本系统中，我们使用了Windows版的Wget 1.10作为FTP客户端软件。 为了避免桌面和笔记本系统中的硬盘性能成为千兆传输的瓶颈，我们使用SuperSeed RamDisk Plus 7.0在它们的系统内存中开辟出一块空间作为虚拟硬盘。由于笔记本电脑内存的限制，我们最终设置的空间大小为107MB，因此，在测试样本的选取上，我们使用了大小为107MB的测试文件，测试文件取自FreeBSD 5.4系统第一张安装光盘的iso镜像文件的前107MB，我们也使用了整个镜像文件（537MB）作为基于硬盘的测试样本。 因此，我们一共进行3组测试，第一组是基于内存虚拟硬盘的107MB文件传输测试，第二组是基于物理硬盘的107MB文件传输测试，第三组是基于物理硬盘的537MB文件测试。每组测试重复3次，取最高、最低和平均值作为测试结果。 布线厂商广为传播的一个理论是，千兆铜缆以太网对于物理层链路的要求要比百兆以太网高得多。手工压制的网线很难再能满足传输的要求，必须使用符合要求的成品网线、接插件和配线架。为了验证这种理论，我们也专门进行了测试，看看千兆网络在使用普通网线时性能表现如何。 此外，作为对比参照，我们还在开天M8000上安装了一块3Com 3C905C百兆以太网卡，如图7所示。以同样的方法测试百兆以太网的传输性能。图7 3Com 3C905C百兆以太网卡千兆实际性能表现之Intel CSA联想开天M8000主板集成的千兆网络接口使用了Intel的CSA（Communication Streaming Architecture）技术。 事实上，传统的33MHz的32位PCI总线对于千兆网络传输来说有些力不从心。虽然其理论传输速率能够达到133MB/s，但作为PCI的控制器，无论是传统的南桥芯片还是Intel后来提倡的ICH架构都需要同时完成多种任务，在处理和调度能力上无法满足千兆网络的要求。为此，从865芯片开始，Intel引入了CSA架构，为千兆网络另辟蹊径，引入了DNB(Dedicated Network Bus)专用总线，为千兆网络提供了一条266MB/s的传输通道，从而消除了千兆网络接口的总线瓶颈。 我们的测试表明，在CSA技术的全力配合下，Intel Pro/1000 MT表现出了出色的性能，如附表所示。 表 千兆网卡性能测试成绩 千兆实际性能表现之32位PCI 在主板集成网卡大行其道的今天，PCI的千兆网卡很容易被忽略，CSA的出现也使它们沦为“上一代”产品。然而D-Link DGE 530T的性能表现却为32位PCI争了一口气，这款基于Marvel芯片的产品表现非常稳定，传输性能达到了77MB/s以上，如表所示。值得一提的是，对于目前多数SATA硬盘，这个传输速度在处理1GB以下的小文件时并不构成瓶颈。 千兆实际性能表现之笔记本电脑 HP nc4200的主板使用了Intel 915GM控制芯片，所集成的千兆网卡是通过PCI总线连接的BroadCom NetXtreme。在实际性能测试中，该网卡的表现不错，如表所示。基于内存虚拟磁盘的FTP传输性能达到了65MB/s。然而在测试中，笔记本硬盘的性能弱点也暴露无遗，基于物理硬盘的FTP文件传输性能只有21MB/s左右。千兆实际性能表现之手工网线 为了体现有代表性的普通网线的性能表现，我们找出了实验室中最普通的和最另类的网线，最普通的是一根5m的手工5类线，由熟练的网络集成人员制作，成本5元。最另类的是一根20m的手工5类线，由我们的评测人员压制而成，成本10元。两根网线都常年在实验室使用，经常被踩或被挤压。事实上，我们对它们的性能表现并没有报太大希望。 然而测试结果着实让我们大跌眼镜。两根手工线的表现并不比价值上百元的屏蔽超5类线逊色。两者的内存虚拟磁盘FTP传输性能测试结果如表所示，都达到并超过了98MB/s，这令我们对于1000 Base-T的出色适应能力感到十分欣慰。 百兆网络的实际性能表现 3Com 3C905B是百兆网卡的出色典范，我们在开天M8000上安装了这块网卡，进行参照测试，测试结果如表所示。 测试结果表明，百兆网络的应用层实际传输性能为11.3MB/s。在使用百兆网卡时，网络带宽是惟一的瓶颈。 桌面千兆测试小结 通过这次测试，我们得出了一系列有用的结论。测试表明，与百兆以太网相比，使用千兆网卡之后，台式机PC或笔记本的网络传输性能可以普遍得到提高。提高的幅度从5%900%不等，取决于传输双方的CPU性能、磁盘性能、内存容量、网络接口性能以及文件系统的处理方式等多种因素。事实上，当我们通过Intel Pro/MT 1000来下载一个7.5GB的DVD镜像文件时，实际传输性能只有35MB/s，这时的瓶颈在于磁盘系统的顺序写入能力。因此，如果台式机/工作站需要全面享受千兆的性能，SATA RAID（使用RAID-0或RAID-5方式）应该是基本配置，对于笔记本电脑，千兆网络接口带来的性能提升有限，主要瓶颈在于较低转速的硬盘。可以说，未来磁盘性能的提升将是PC各部件发展中对千兆最有意义的事情。当然，内存的容量也非常重要，大容量的内存使系统能够更加自如地为文件系统分配缓存空间。 测试表明，千兆网络在桌面的瓶颈不像预料的那么多。交换机、配线系统在很大程度上已经做好了千兆传输的准备，而客户端的网卡也表现出了出色的处理能力。测试还表明，32位PCI千兆网卡在多数情况下不构成瓶颈，主板没有集成CSA的用户完全可以使用廉价的PCI千兆网卡。 此外，测试中我们发现，千兆网络对于CPU处理能力的要求更高了，这次测试中，客户端系统在文件传输时CPU占用率普遍在20%70%之间，由此看来，基于千兆的网络攻击将更具有杀伤力，也正因为如此，nVidia在芯片组中集成千兆以太网