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                10GE IP传输技术在存储中的应用
                编辑:admin 发布时间:2017-09-07 16:16:06

                1.10GE的IP传输技术在IP-SAN应用现状

                1Gbps的以太网已经普遍应用用于市场,而10Gbps的以太网也开始大量应用于市场。当以太网的速度增加到10G时,ISCSI的数据传输速度也将不断加快,它允许连接到到控制器上的服务器数量是1G的10倍。因为在10G Ethernet的带动下,iSCSI的理论频宽将会攀升到10Gb的极速,那么即使FC提升到8Gb,仍然不是iSCSI的对手。

                目前市场上IP-SAN存储系统普遍采用的还是1G的网络接口,较少支持10G网络接口的。IX3620网络接口采用两个10GE网络端口,可以大大提高连接带宽。

                2.IX3620中的10GE技术的特点

                IX3620支持两个存储控制器以A-A或者A-P模式工作,每个存储控制器支持两个10GE SFP+接口用于处理TCP/IP协议,这两个接口可以支持Teaming功能,从而实现负载均衡和链路备份,传统网络接口卡,在处理网络流量时,需要CPU不断将数据从内存中取出,进行运算处理后重新写回到内存,从而消耗大量的系统资源,特别是当网络带宽提升到10Gbps时,满负荷对CPU的占有率将非常严重,CPU的处理能力将成为系统性能提升的瓶颈。

                IX3620采用业界最先进的多核CPU硬件平台,在此基础上还对10GE接口采用了TOE和I/OAT加速技术以减轻CPU占有率,提升系统处理性能。IX3620配置的多核CPU在以线速处理两个10GE接口流量时,对一个多核CPU单核的处理能力占用不到40%。由于每个IX3620存储控制器装备了2颗双核或4核Xeon处理器,因此仍然有着充分冗余的处理能力用于执行其他存储业务的运算和管理,保证了存储系统强大的业务扩展能力。

                IX3620的10GE网络接口卡由于有着独立的多核协处理器,能够将各种标准协议的处理任务转移到接口卡上(例如TCP/IP协议、ISCSI协议的处理等等),进一步提升了整个系统的性能。下面分别对IX3620上采用的TOE和I/OAT技术进行简要说明:

                2.1 TOE

                TOE即TCP Offload Engine: TCP减负引擎,它能缓解服务器的处理负荷。TOE技术对TCP/IP协议栈进行了软件扩展,使部分TCP/IP功能调用从CPU转移到了网卡上集成的TOE硬件。TOE一般由软硬两部分组件构成,将传统的TIP/IP协议栈的功能进行延伸,把网络数据流量的处理工作全部转到网卡上的集成硬件中进行,服务器只承担TCP/IP控制信息的处理任务。

                普通网卡通过软件处理TCP/IP数据流,在千兆链路下给系统带来的开销相对较小。在万兆端口情况下,由于应用程序的每次网络I\O操作产生的数据包处理量大量超过千兆链路,给服务器的中断任务带来了沉重负担。为了发出事件通知,又需要激活硬件中断线,这对服务器来说同样是个负担。系统开销最大的三方面是数据拷贝、协议处理和中断处理,TOE网卡在接收数据时,在网卡内进行协议处理,因此,它不必将数据复制到服务器缓冲区,而是直接复制到应用程序的缓冲区,这种“零拷贝”方式避免了网卡和服务器间的不必要的数据往复拷贝。

                2.2 I/OAT

                I/OAT即Input/Output Acceleration Technology输入输出加速技术,是INTEL提出的加速技术。

                “Intel I/O加速技术”(I/OAT)能够加快CPU中的协议堆叠,从而使芯片能够专注于本身的任务而无需花费太多的时间用于等待子系统所要求的网络流量。该技术还支持由芯片组执行的数据拷贝、数据和指令的并行处理、以及网络控制器的直接内存访问等功能。数据包访问到网卡——ISR——延迟调用——TCP/IP之间互相传送最后在经过内存控制器,网络I/O数据流处理期间的主要性能问题:CPU不可避免地多次存取内存,设备到应用程序的系统开销,系统资源利用,以上时间皆浪费CPU时钟周期。英特尔I/OAT技术支持Linux2.6.28内核,支持Novell SUSE*Linux Enterprise10,微软server2003 Scalable Network Pack,另外在VMware ESX*3.x在VMworld 2006上已有演示。除此之外,I/OAT技术还可以提高前端服务器需求,通过这项技术可以接收数百或数千个并发TCP连接,同时拥有较短的连接时间以及较小的I\O(2KB或更小)。这项技术有益于数据中心网络I\O的增强性能,主要是从多端口10GbE、虚拟化、网络存储、应用快速响应、附加协议和附加的平台级加速。新一代的I/OAT2技术在原有基础上增加了直接高级缓存访问(DCA),MSI-X、中断快速响应、头部分离/复制等技术。在直接高速缓存访问的问题在于CPU不可避免多次存取内存。工作过程是使CPU高速缓存中的数据可以优先访问。优势是来自CPU更低的数据存取延迟。

                3.10GE存储与万兆交换机的连接模式:包括光纤类型、接口类型、连接距离等

                IX3620采用业界最先进的SFP+接口标准提供10GE接口,SFP+模块是小型化10G光模块,它符合10G以太网的要求(IEEE 802.3ae)。SFP+模块相对XFP,XENPAK,X2等模块,功耗和体积大大缩小。

                IX3620支持10GBASE-SR,10GBASE-LR,10GBASE-LRM三种SFP+模块,光纤接口为LC接头,支持以下接口类型:

                光模块类型

                光纤类型

                最大连接距离

                10GBASE-SR

                62.5/125 μm OM1

                33m

                50/125 μm OM2

                82m

                50/125 μm OM3

                300m

                10GBASE-LR

                9/125 μm fiber

                10km

                10GBASE-LRM

                62.5/125 μm OM1

                220m

                50/125 μm OM2/0M3

                其中10GBASE-LRM模块用于多模光纤线路下的增强线路传输,一般的10GBASE-SR光模块在老化的多模光纤上传输,传输距离会大大缩短,而10GBASE-LRM光模块则可以避免此问题,以保护用户的现有多模光纤网络不必升级。

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