TCP卸載是為提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)性能和可靠性而開發(fā)的,但對(duì)該技術(shù)的理解錯(cuò)誤可能造成適得其反的效果。
在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中,CPU處理涉及到傳輸數(shù)據(jù)的所有任務(wù):分組內(nèi)存中需要外發(fā)的數(shù)據(jù)包,計(jì)算每個(gè)包的校驗(yàn)和,為數(shù)據(jù)包添加頭部信息并將包交給網(wǎng)絡(luò)接口緩存。CPU同樣負(fù)責(zé)處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收——其原理與發(fā)送數(shù)據(jù)正相反。
傳輸控制協(xié)議/Internet協(xié)議(TCP/IP)通信增加了處理器的開銷,這樣可能影響到負(fù)載計(jì)算任務(wù)的性能。當(dāng)數(shù)據(jù)中心部署高帶寬網(wǎng)絡(luò),如千兆甚至萬兆以太網(wǎng)時(shí),CPU處理此類事務(wù)的開銷會(huì)增加。某些現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心技術(shù),如iSCSI和其他基于網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ),以及虛擬化技術(shù),都會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)傳輸要求而增加CPU開銷。
要將CPU從網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的任務(wù)中釋放出來,新的網(wǎng)絡(luò)控制器將接手整個(gè)TCP/IP棧的處理任務(wù)。控制器處理所有的包制作、校驗(yàn)和、緩沖以及其他任務(wù),并且與主機(jī)交換數(shù)據(jù)塊。
TCP Chimney、TSO和TOE都是卸載技術(shù)。TCP/IP卸載引擎(TOE)一詞是基于網(wǎng)絡(luò)控制器供應(yīng)商而創(chuàng)造的。TCP分段卸載(TSO)技術(shù)被用于某些虛擬化環(huán)境,如VMware。TCP Chimney OfflOAd是微軟提供的軟件卸載功能。雖然卸載產(chǎn)品的特性與功能可能會(huì)有所不同,但這三技術(shù)最終目的基本一致。
卸載技術(shù)并不是解決所有網(wǎng)絡(luò)問題的萬能藥
雖然TCP卸載技術(shù)有其承諾的優(yōu)勢,但也存在局限。TCP卸載控制器會(huì)比其他控制器更容易出現(xiàn)資源不足的情況。如果控制器負(fù)載過重,可能會(huì)引發(fā)網(wǎng)絡(luò)性能問題。專有的TCP卸載技術(shù)實(shí)現(xiàn)可能需要對(duì)TCP/IP棧進(jìn)行大量更改,從而降低支持與安全性,提高了復(fù)雜度,并且可能影響到服務(wù)質(zhì)量(QoS)以及其他網(wǎng)絡(luò)功能。
不是每個(gè)數(shù)據(jù)中心都能從TCP卸載技術(shù)中收益。主機(jī)系統(tǒng)正在變得越來越快,下一代服務(wù)器無須卸載網(wǎng)絡(luò)控制器,就可以比現(xiàn)有舊系統(tǒng)更好地處理網(wǎng)絡(luò)事務(wù)。如果服務(wù)器完成任務(wù)比TCP卸載控制器更快的傳輸確認(rèn)還快,那么可能導(dǎo)致通信錯(cuò)誤。
幾乎涉及到TCP/IP卸載產(chǎn)品的功能與性能問題都與軟件有關(guān)。在處理卸載引擎問題時(shí),首先考慮進(jìn)行軟件更新或升級(jí),通常需要進(jìn)行固件與驅(qū)動(dòng)更新。例如,如果卸載引擎集成在系統(tǒng)主板上,考慮更新主板驅(qū)動(dòng)來解決網(wǎng)絡(luò)問題。如果卸載引擎是作為PCI-E(PCIe)適配器獨(dú)立安裝,那么可以考慮更新該適配器的固件,而不是主板。類似的,為虛擬化管理平臺(tái)和虛擬機(jī)操作系統(tǒng)尋找與更新驅(qū)動(dòng)程序。就如同任何升級(jí)一樣,首先在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境里進(jìn)行測試。
如果需要禁用網(wǎng)絡(luò)控制器的卸載功能以進(jìn)行測試或故障排除,可以通過BIOS上的網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)置來啟用/禁用該功能。如果網(wǎng)絡(luò)控制器集成在系統(tǒng)主板上,可以通過重啟系統(tǒng)進(jìn)入BIOS進(jìn)行設(shè)置。如果卸載適配器是安裝在PCIe插槽中,可以試試通過適配器所專有的配置工具來修改選項(xiàng);蛘,嘗試在Windows下連接屬性對(duì)話框里的高級(jí)選項(xiàng)卡上禁用卸載功能。如果使用基于軟件的卸載引擎,如TCP Chimney,可能需要訪問系統(tǒng)注冊(cè)表并禁用相關(guān)注冊(cè)項(xiàng)。請(qǐng)無比參考供應(yīng)商文檔以啟用或禁用卸載功能。
網(wǎng)絡(luò)卸載引擎替代方案
對(duì)完整TCP卸載產(chǎn)品的批評(píng)不斷,有些IT專家們開始考慮另外的道路。
替代方案之一就是TCP校驗(yàn)和卸載;系統(tǒng)CPU依舊穿梭數(shù)據(jù)之間并組裝/拆卸頭部信息,但在網(wǎng)絡(luò)控制器計(jì)算校驗(yàn)和,并將其插入到該數(shù)據(jù)包,并在接受過程中對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。由于校驗(yàn)和計(jì)算以及檢查需要時(shí)間,從CPU中卸載這些任務(wù)可以提升性能,而無須批量重構(gòu)操作系統(tǒng)的TCP/IP棧。
另一種流行的選擇就是大段卸載(LSO)技術(shù),或TSO。LSO/TSO卸載所有外發(fā)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。主機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)簡單的傳輸內(nèi)存數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)控制器緩存,然后網(wǎng)絡(luò)控制器將外發(fā)數(shù)據(jù)分段為數(shù)據(jù)包,并幫助它們傳輸。網(wǎng)絡(luò)適配器通常都支持LSO或TSO。
LSO/TSO對(duì)接的部分是大型接收卸載(LRO),其卸載所有傳入數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)控制器會(huì)剝掉傳入的數(shù)據(jù)包報(bào)頭,驗(yàn)證校驗(yàn)和,并將數(shù)據(jù)組裝存放到緩沖區(qū),服務(wù)器會(huì)定期來取這些數(shù)據(jù)。LRO比LSO更不流行,但目前正變得越來越普遍。
這些技術(shù)依賴于操作系統(tǒng)的TCP/IP棧為模版,避免了那些不同架構(gòu)堆?赡芤l(fā)的問題。
由于服務(wù)器計(jì)算能力遠(yuǎn)比TOE產(chǎn)品發(fā)展的快,現(xiàn)代服務(wù)器擁有大量CPU核心與內(nèi)存來處理大部分網(wǎng)絡(luò)任務(wù),無須對(duì)TCP/IP協(xié)議棧進(jìn)行任何調(diào)整。除非你的數(shù)據(jù)中心有十分極端的網(wǎng)絡(luò)需求,使用TOE適配器可能無法達(dá)到滿意的效果。盡管如此,卸載技術(shù)的替代選項(xiàng),如校驗(yàn)和、LSO與LRO都已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心內(nèi)廣泛部署,用于優(yōu)化虛擬機(jī)服務(wù)器資源的常見技術(shù)。
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本文標(biāo)題:TCP卸載對(duì)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的利與弊
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