Сетевые адаптеры семейства EtherExpress PRO

Александр Бенеташвили

В недалеком прошлом использование персонального компьютера ограничивалось созданием однопользовательских баз данных, выполнением вычислений и обработкой текстов. С развитием сетевых технологий возникла необходимость проведения операций с большими объемами информации (с корпоративными базами данных), а также использования в ЛВС систем видеоконференций и мультимедиа.

Все это требовало поиска возможностей увеличени производительности компьютерных сетей.

Поскольку одновременный переход крупной организации на новые высокопроизводительные сетевые стандарты дл большинства из них оказывался невозможным по финансовым причинам, разработчики сетевых аппаратных средств в течение последних двух лет работали над тем, как одновременно добиться повышения производительности уже существующих сетей Ethernet и обеспечить при этом возможность постепенного перехода к "быстрым" 100-Мбит/с сетям.

Были предложены разнообразные технологии, например коммутации и микросегментации сетей, однако на практике, особенно с активным внедрением архитектуры клиент-сервер, оказывалось, что именно сервер ЛВС во многих случаях является причиной существования "узких мест" в сети, снижая ее пропускную способность.

В традиционной модели вычислений файловый сервер, на котором хранится большая часть приложений и данных, осуществляет пересылку приложения по запросу на рабочую станцию пользователя, где приложение и исполняется. После того как такая пересылка осуществлена, для работы пользователя уже не требуется частое осуществление операций ввода-вывода и, следовательно, обращений сервера к установленному на нем сетевому адаптеру.

Технология же клиент-сервер использует в полной мере не только вычислительную мощность процессора, но и пропускную способность сети. В технологии клиент-сервер приложение исполняется на самом сервере, а на сделавшую запрос рабочую станцию пересылаются только результаты. С увеличением частоты запросов возрастает не только объем вычислений, но и число операций ввода-вывода. В определенный момент достигается своего рода "пик", после которого объем передаваемой по сети информации остается практически постоянным. Таким образом, технология клиент-сервер предъявляет повышенные требования не только к быстродействию ЦП и шины ввода-вывода сервера, но и к производительности сетевого адаптера. В результате именно сетевой адаптер стал одним из главных объектов для различных технологических усовершенствований и доработок, суть которых можно свести к двум "золотым правилам":

1. Сетевой адаптер должен работать со скоростями передачи данных, сравнимыми с быстродействием ЦП и внутренней шины ввода-вывода сервера (или рабочей станции).
2. Адаптер должен обрабатывать и передавать запросы и ответы, посылаемые и получаемые от большого числа рабочих станций и сетевых устройств, оснащенных аналогичными адаптерами.

Кроме того, к современным сетевым адаптерам предъявляются такие требования, как поддержка технологии Plug and Play, возможность работы с различными операционными системами, изменени параметров их конфигурации без отключения компьютера от сети и др.

Новое поколение адаптеров EtherExpress, разработанных фирмой Intel для систем на базе процессоров Intel 486 и Pentium, позволяет не только повысить пропускную способность сети, но и облегчить управление ею. Рассмотрим более подробно три модели сетевых адаптеров Intel: EtherExpress PRO/10, EtherExpress PRO/100 и EtherExpress Flash32.

Фирме Intel удалось добиться существенного - до 30% по сравнению с предыдущими моделями - роста производительности этих адаптеров благодаря следующим оригинальным техническим решениям:

• реализации параллельной обработки сетевых пакетов;
• использованию 32-бит драйвера;
• увеличению буферной памяти адаптера до 32 Кбайт.

Параллельная обработка данных, применяемая Intel, позволяет адаптерам EtherExpress PRO копировать пакеты данных из памяти компьютера и одновременно передавать их в сеть, не дожидаясь получения всего пакета. Приходящие из сети пакеты также записываются в буфер адаптера и одновременно копируются в память компьютера, гарантируя эффективное использование центрального процессора и увеличивая общую производительность системы.

Сочетание параллельной обработки данных с увеличенным буфером (32 Кбайт) позволяет достигать наибольшей производительности в сетях с интенсивным трафиком.

Наконец, 32-разрядный порт ввода-вывода, используемый в адаптерах EtherExpress PRO, уменьшает нагрузку центрального процессора и оптимизирует обмен информацией между адаптером и локальной памятью.

Автоматическое программное конфигурирование адаптера, не требующее монтажа перемычек и "щелчков" переключателей и включающее установку виртуальных загружаемых модулей Novell VLMs - Virtual Loadable Modules), гарантирует простоту подсоединения адаптера к сети.

Централизованное управление каждым сетевым ПК осуществляется с помощью встроенного ПО, включающего в себя пакет FlashWorks и программу поддержки DMI (Desktop Management Interface). Пакет FlashWorks 1.6, поставляемый только с адаптерами Intel, позволяет осуществлять централизованное обновление драйверов, при котором новые версии системных драйверов автоматически загружаются во флэш-память каждого установленного в сети адаптера с помощью специальной утилиты. Поэтому администратору ЛВС будет достаточно установить новые драйверы только на файловый сервер. Следует отметить, что во флэш-памяти адаптера сохраняется истори последних пяти изменений конфигурации аппаратного и программного обеспечения. Это позволяет администратору ЛВС вернуться к старой конфигурации сети при обнаружении каких-либо конфликтов вновь установленных драйверов с программным или аппаратным обеспечением.

Другой возможностью адаптеров EtherExpress PRO является антивирусная защита, которая осуществляется до загрузки операционной системы сервера или рабочей станции и включает в себя автоматическое сканирование жестких дисков компьютеров и удаление вирусов, обнаруженных в секторе начальной загрузки.

Адаптер EtherExpress Flash 32 используется в компьютерах с шиной EISA. Он работает в режиме главного абонента шины со встроенным программным обеспечением FlashSet и FlashStart, упрощающим установку в сетях Novell. Адаптер оснащен 32-разрядным процессором фирмы Intel с внутренним четырехканальным контроллером DMA 82596 Ethernet. Высокоскоростной обмен данными во врем операций чтения/записи данных обеспечивает 32-разрядный прямой доступ к системной памяти главного компьютера.

Адаптеры EtherExpress PRO/100 в отличие от EtherExpress PRO/10 поддерживают стандарты как 10BaseT (10 Мбит/с), так и 100BaseTХ (100 Мбит/с), что особенно важно при использовании их в сетях, где установлены коммутаторы и некоторые узлы сети работают в режиме передачи данных со скоростью 100 Мбит/с, а остальные - 10 Мбит/с.

Для увеличения производительности сети адаптеры предусматривают так называемую динамическую передачу, т. е. могут передавать многочисленные кадры Ethernet последовательно, без временной паузы по окончании каждого кадра. Все адаптеры EtherExpress PRO/100 могут работать в режиме 32-разрядного главного абонента шины, что позволяет оптимизировать передачу данных из компьютера в сеть и из сети в компьютер. В них использована технология прямого доступа к шине, позволяющая избежать временного хранения и перекопирования данных. Наиболее мощной моделью семейства PRO/100 является "интеллектуальный" адаптер PRO/100 Smart . Он оснащен RISC-процессором Intel i960, который позволяет резко уменьшить загрузку ЦП компьютера, а также содержит собственную 2-Мбайт оперативную память. Адаптер EtherExpress PRO/100 Smart сертифицирован компанией Novell в качестве MSL-адаптера, т. е. адаптера, применяющегося для связи и синхронизации работы "зеркальных" серверов в отказоустойчивой сетевой операционной системе Novell NetWare SFT III.

Все адаптеры (за исключением EtherExpress PRO/100 Smart) поддерживают широкий набор сетевых операционных систем: Novell Netware 3.x, Novell Netware 4.1, Novell UnixWare, Microsoft Windows for Workgroups, SunSoft Solaris, FTP PC/TCP, SCO Unix, Banyan Vines и NextStep.

Табл. 1. Основные технические характеристики сетевых адаптеров EtherExpress.

Результаты тестирования

Тесты, проведенные независимой лабораторией LANQuest Labs в апреле 1995 г., оценивали адаптеры производства фирм 3Com, Intel и SMC с точки зрени соотношения эффективность-производительность. Это означает, что для каждого адаптера рассчитывалось отношение средней за время испытаний производительности в мегабитах в секунду к степени средней загрузки ЦП сервера ЛВС, вычисляемой как процент от максимальной возможной загрузки.

Тестирование производилось с использованием Perform3 v1.61 корпорации Novell в локальной сети, состоящей из одного сервера и одной рабочей станции с одинаковыми адаптерами.

Наилучший результат (средняя производительность 81,7 Мбит/с при загрузке ЦП сервера не более 21%) показал адаптер EtherExpress PRO/100 Smart фирмы Intel, оснащенный RISC-процессором i960.

Индекс производительности и эффективности сетевых адаптеров ведущих мировых производителей.

Intel PRO/100 Smart	3,88
Intel PRO/100	1,90
SMC Ether Power 10/100	1,41
3Com Fast Etherlink III	1,20