最新以太網(wǎng)和融合網(wǎng)絡(luò)適配器實(shí)現(xiàn)新性能

與前幾代相比，最新的以太網(wǎng)和融合網(wǎng)絡(luò)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(shè)計(jì)目標(biāo)是通過滿足數(shù)據(jù)中心、Web規(guī)模計(jì)算和不斷進(jìn)化的云網(wǎng)絡(luò)的需求，進(jìn)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(biāo)一定能夠?qū)崿F(xiàn)，并且還要在緣由基礎(chǔ)上設(shè)立一些極其創(chuàng)新的性能基準(zhǔn)。

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(luò)接口卡(Network Interface Card，NIC)的性能，必須要體現(xiàn)一個(gè)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(shù)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(diǎn)非常重要，原因如下：

首先，如果進(jìn)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(yīng)用開放時(shí)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(shè)計(jì)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(shí)際上，它的幀速率比當(dāng)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(guān)公司制定了一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備的幀速率時(shí)提供指導(dǎo)，以確保測試的公平性。我們將把該測試指導(dǎo)原則應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)負(fù)載生成器，通過一臺設(shè)備以各種幀大小來測量吞吐量。負(fù)載生成器會不斷增加負(fù)載，直到設(shè)備無法返回發(fā)送給它的所有幀為止。這種負(fù)載水平即為幀速率，通過計(jì)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(shí)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(shí)際情況并非如此。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)150萬次 IOPS是我們適配器擁有較大“馬力”的指標(biāo)，但我們的最終目標(biāo)是以高性能應(yīng)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(dá)到線速率帶寬的處理能力，就好比賽車需要具有一個(gè)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(gè)端口幾乎能夠以2k數(shù)據(jù)塊大小實(shí)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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。這點(diǎn)非常關(guān)鍵，因?yàn)橐坏?shù)據(jù)吞吐量達(dá)到鏈路帶寬，除非增加其他端口，否則就無法實(shí)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(yīng)用均需要以4k和更高的數(shù)據(jù)塊大小實(shí)現(xiàn)較高的IOPS。

降低服務(wù)器功耗

對于標(biāo)準(zhǔn)的雙插槽機(jī)架優(yōu)化服務(wù)器，OCe14102的硬件卸載技術(shù)可幫助將服務(wù)器功耗最多減少50瓦。在執(zhí)行I/O性能基準(zhǔn)的同時(shí)，這一聲明把在交流插座上進(jìn)行測量時(shí)所做的服務(wù)器功耗比較作為基礎(chǔ)?，F(xiàn)代多核服務(wù)器的設(shè)計(jì)旨在提高電源效率，并采用各種技術(shù)和配置文件來節(jié)省電源消耗，為了在活動性較低時(shí)減少功耗，并在高峰負(fù)載時(shí)刻持續(xù)提高性能。對于每種新一代產(chǎn)品，這些服務(wù)器均面臨市場壓力。通過在各種活動級別中使用一個(gè)簡單的交流功率測量工具對服務(wù)器進(jìn)行監(jiān)控，可以輕松驗(yàn)證這些降低服務(wù)器功耗策略的有效性。I/O操作數(shù)可能會對服務(wù)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?wù)器的大多數(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(wù)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(shí)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(luò)封裝(失去了其他適配器卸載功能)的適配器的服務(wù)器功效則相對更低;而且，在同等工作負(fù)載下，服務(wù)器將消耗更多電量。通過執(zhí)行高性能I/O來提高服務(wù)器功效，而不會導(dǎo)致服務(wù)器消耗更多電量，這是適配器應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。此外，我們的硬件加速iSCSI功能、NIC虛擬可擴(kuò)展LAN(VXLAN)以及使用通用路由封裝(NVGRE)功能的網(wǎng)絡(luò)虛擬化均可提高服務(wù)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(jìn)。我們的性能和效率有了明顯改善，同時(shí)還添加了新的功能，其中一些功能仍有待推出。