最新以太網(wǎng)和融合網(wǎng)絡適配器實現(xiàn)新性能

與前幾代相比，最新的以太網(wǎng)和融合網(wǎng)絡適配器(Converged Network Adapter，CNA)OneConnect OCe14000具備了一些十分重要的性能和數(shù)據(jù)中心的高效率。OCe14000系列適配器的設計目標是通過滿足數(shù)據(jù)中心、Web規(guī)模計算和不斷進化的云網(wǎng)絡的需求，進一步提升前三代適配器的已經(jīng)所具有的功能。我們有信心這些目標一定能夠?qū)崿F(xiàn)，并且還要在緣由基礎上設立一些極其創(chuàng)新的性能基準。

與前幾代適配器相比數(shù)據(jù)包處理性能提高4倍

若要在任何情況下提高網(wǎng)絡接口卡(Network Interface Card，NIC)的性能，必須要體現(xiàn)一個特征，即能夠處理高速率的傳入/傳出以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。這一速度通常稱為幀速率或數(shù)據(jù)包速率，并以每秒可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量來表示，因此通常使用的術語為每秒幀數(shù)(Frames Per Second，F(xiàn)PS)或每秒數(shù)據(jù)包數(shù)(Packets Per Second，PPS)。這一點非常重要，原因如下：

首先，如果進入接收器的幀數(shù)超出了NIC能夠處理的量，則NIC會直接丟棄多余的幀。有一些應用開放時段或高級協(xié)議方法可用于處理被丟棄的幀，但所有方法都不如一開始就避免丟棄幀的做法理想。為此我們設計了OCe14000系列產(chǎn)品，它們的幀速率是之前OCe11100系列產(chǎn)品的4倍。不是說 OCe11100系列產(chǎn)品不夠優(yōu)秀，實際上，它的幀速率比當前市場上具有硬件存儲卸載功能的任何其他適配器都要高。1999年，相關公司制定了一種行業(yè)標準測試程序，并以IETF as RFC2544為名稱發(fā)布，是為了在測試以太網(wǎng)設備的幀速率時提供指導，以確保測試的公平性。我們將把該測試指導原則應用到網(wǎng)絡負載生成器，通過一臺設備以各種幀大小來測量吞吐量。負載生成器會不斷增加負載，直到設備無法返回發(fā)送給它的所有幀為止。這種負載水平即為幀速率，通過計算幀大小和幀速率，我們能夠以萬兆以太網(wǎng)(10GbE)線速率百分比的形式來測量“不丟棄”速率。

OCe14102支持iSCSI和以太網(wǎng)上光纖通道(Fibre Channel over Ethernet，F(xiàn)CoE)的硬件卸載和加速塊協(xié)議，可實現(xiàn)最高150萬次IOPS的交易處理性能。雖然150萬次IOPS聽起來很大，并且?guī)缀跏乔耙淮鶲Ce11102 CNA的兩倍，但實際情況并非如此。因為網(wǎng)絡和存儲適配器就像是賽車，要想迅速加速，就必須擁有巨大的馬力。以512數(shù)據(jù)字節(jié)塊大小實現(xiàn)150萬次 IOPS是我們適配器擁有較大“馬力”的指標，但我們的最終目標是以高性能應用所需的數(shù)據(jù)塊大小盡可能多地執(zhí)行10GbE鏈路帶寬允許的交易。起始塊大小通常為4k或更大。因此，如果說適配器需要具有能夠以4k塊大小達到線速率帶寬的處理能力，就好比賽車需要具有一個能夠在高速公路上迅速加速到最高速度的引擎。而150萬次IOPS的要求則可以看作是汽車加速賽上硝煙四起的橫沖直撞。在10GbE中，F(xiàn)CoE的最大鏈路帶寬約為1150兆/秒。 OCe14102的一個端口幾乎能夠以2k數(shù)據(jù)塊大小實現(xiàn)鏈路帶寬限制，并且能夠以4k和更高數(shù)據(jù)塊大小穩(wěn)定實現(xiàn)這一點。這點非常關鍵，因為一旦數(shù)據(jù)吞吐量達到鏈路帶寬，除非增加其他端口，否則就無法實現(xiàn)更大的IOPS;而且，Oracle RDBMS、SQL Server、MS Exchange及其他高交易數(shù)據(jù)應用均需要以4k和更高的數(shù)據(jù)塊大小實現(xiàn)較高的IOPS。

降低服務器功耗

對于標準的雙插槽機架優(yōu)化服務器，OCe14102的硬件卸載技術可幫助將服務器功耗最多減少50瓦。在執(zhí)行I/O性能基準的同時，這一聲明把在交流插座上進行測量時所做的服務器功耗比較作為基礎?，F(xiàn)代多核服務器的設計旨在提高電源效率，并采用各種技術和配置文件來節(jié)省電源消耗，為了在活動性較低時減少功耗，并在高峰負載時刻持續(xù)提高性能。對于每種新一代產(chǎn)品，這些服務器均面臨市場壓力。通過在各種活動級別中使用一個簡單的交流功率測量工具對服務器進行監(jiān)控，可以輕松驗證這些降低服務器功耗策略的有效性。I/O操作數(shù)可能會對服務器利用率以及功耗產(chǎn)生重大影響，具體取決于在操作系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行的I/O高級協(xié)議工作。

OCe14000系列適配器采用了大量節(jié)能策略，包括能夠?qū)⒎掌鞯拇蠖鄶?shù)協(xié)議處理工作卸載給適配器的內(nèi)部處理器、允許服務器的處理器仍然處于低功耗狀態(tài)——即使在通過適配器處理極高的I/O時也是如此。而不具備用于iSCSI和FCoE的硬件卸載功能，或在軟件中處理重疊網(wǎng)絡封裝(失去了其他適配器卸載功能)的適配器的服務器功效則相對更低;而且，在同等工作負載下，服務器將消耗更多電量。通過執(zhí)行高性能I/O來提高服務器功效，而不會導致服務器消耗更多電量，這是適配器應當實現(xiàn)的目標。此外，我們的硬件加速iSCSI功能、NIC虛擬可擴展LAN(VXLAN)以及使用通用路由封裝(NVGRE)功能的網(wǎng)絡虛擬化均可提高服務器功效。

使用下一代的任何產(chǎn)品，用戶均有望獲得比以往更高的性能。使用OCe14000系列適配器后，可以看出，我們已經(jīng)做出了一些重大改進。我們的性能和效率有了明顯改善，同時還添加了新的功能，其中一些功能仍有待推出。