让千兆网卡真正千兆

查看文章
让千兆网卡真正千兆
在１０Ｍ以太网时代，受硬件设备限制，局域网共享文件那种蜗牛般的速度很难让人满意。后来１００Ｍ快速以太网的登场，使局域网的速度有了明显变化，但大文件传输仍然需要很长时间。直到千兆以太网的出现，局域网内各种应用（如双机互连传输ＨＤＴＶ和架设个人服务器）才被发挥得淋漓尽致。本期我们就一起来谈谈千兆网卡的使用。
网卡芯片一览
网卡不像显卡、CPU那样结构复杂，厂商只要遵照IEEE802.3协议的规定，就能设计出性能相近的网卡芯片。以芯片类型来分，网卡又可分为芯片组内置的网卡芯片（某些芯片组的南桥芯片，如SiS963）和主板所附加的独立网卡芯片如Realtek 8139系列），部分高档主板、服务器主板还提供了双板载网卡。千兆网卡芯片的主要生产商是Intel、3Com、Realtek和VIA，其中Intel的千兆网卡芯片兼容性更好，资源占用量也较低，产品主要是8254x系列，如常见的82541、82543、82543GC、82544EI、82545EM、82546EB、82547EI、82559等等，其常见的产品有铜线系列的千兆网卡Pro/1000T、Pro/1000MT、1000XT，双网口的1000MT Dual Port和四网口的1000MT Quad Port，光纤系列的Pro/1000F、Pro/1000XF、Pro/1000MF等。
接口决定速度
千兆网卡的采用的总线类型主要分为以下几种：普通PCI、PCIX、CSA和PCI-E，性能由低到高，其中又以PCI-E与PCI比较常见，需要注意的是采用这两种总线的网卡传输速度相差很多。千兆网卡需要2G的bps（1Gbps×2）的带宽才能真正发挥性能，而基于PCI的千兆网卡，带宽仅为1064 Mbps，还会被其他设备（如USB扩展卡）所共享，有效带宽就更小了；而基于PCI-E的千兆网卡，带宽为2Gbps，而且线路完全独立不被其他设备所共享，因此在速度方面具有非常明显的优势。
小知识：PCI-E与PCI千兆网卡的辨别方法如下：首先观察芯片面积，一般尺寸较大的是PCI千兆网卡芯片，尺寸较小的则为PCI-E千兆网卡芯片；其次，二者在焊接工艺上有所不同，PCI千兆网卡芯片的焊接点较长较明显，PCI-E千兆网卡芯片的焊接点则非常细。
挖掘系统最大数据吞吐量
在Windows XP/2000/Server 2003系统下，要获得最大的数据吞吐量，最重要的选项是“TCP窗口尺寸（TcpWindowSize）”的设置。具体的设置方法是，打开注册表，找到HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters，然后增加一个名为“TcpWindowSize”的“DWORD”键值，并且输入输入足够大的数值（如131400）。
这里需要注意的是，默认情况下TcpWindowSize的允许值在1~65535之间，如果要获得更大的有效值，需要在“Parameters”下再创建一个DWORD值“Tcp1323Opts”并设置为1，这样先前的设置就生效了。
小知识：关于TcpWindowSize
TcpWindowSize指定在 TCP/IP 连接时缓冲可以一次接收数据的数量 (KB)，直到发送方主机接收确认和TCP接收窗口更新之后，它才能发送更多数据。较大的TCP窗口使发送者可继续发送数据，也可提高通信性能，在等待时间很长的快速网络上尤其如此。
优化网卡驱动
提升TCP窗口尺寸上限后，基础的系统平台已经具备了。由于驱动程序会对网卡性能造成一定影响，因此我们有必要对网卡驱动进行进一步的优化，使其发挥最佳性能。下面以Intel PRO/1000MT千兆网卡为例，介绍一下驱动程序的优化设置。
第一步，按照交换机状况设置连接类型。Windows XP系统本身并不带PRO/1000MT网卡的驱动，所以首先要安装Intel Proset 10.0或更高版本的驱动。装好驱动后进入设备管理器，打开Proset的控制面板。在Link选项卡下可以测试连接状况，如果接100M交换机的话，在Proset里最好将网络速度强制设定为100M全双工，这样就避免网卡获取IP时间较长或者分不到IP的情况。
第二步，设置传输描述符和接收描述符。选定Advanced标签，进入Performance Options选项。Intel Proset驱动中允许用户调节传输描述符和接收描述符，这两者的设定和百兆网卡不同，PRO/1000MT在一次操作中可以处理64个描述符，而太高的设定会造成系统资源不足、系统停止响应。一般说来传输描述符设置为340，接收描述符设置为512左右，对小型局域网而言是比较合适的。
第三步，调节TCP/IP Offloading选项。是否具备TCP/IP Offloading能力是判断网卡设计优劣的重要标志，这里有四个子项，分别是关于IP和TCP校验和的选项，开通后可极大降低CPU在千兆网络环境下工作时的负荷，因此这一步设置非常重要。需要注意的是等待连接选项和记录连接状态事件应该选择关闭，这样可以节省获取IP的时间。
第四步，设置巨型帧。最后是巨型帧的设定，如果用户有千兆工作环境，可以开16k巨型帧，工作效率会大大提高。如果工作在百兆，开巨型帧会使网络上其他计算机的网速大幅降低，本机的速度也会受到影响。
小知识：千兆网线的做法
千兆网线也分为直通线和交叉线两种，千兆直通线与我们平时所使用的百兆直通线没有什么差别，都是一一对应的。但是传统的百兆网络只用到4 根线缆来传输，而千兆网络要用到8 根来传输，所以千兆交叉线的制作与百兆不同，制作方法如下：1对3，2对6，3对1，4对7，5对8，6对2，7对4，8对5。例如一端为：白橙、橙，白绿、蓝，白蓝、绿，白棕、棕，另一端则为：白绿、绿，白橙、白棕、棕，橙，蓝，白蓝。

silicom双口千兆网卡

两种不同总线类型的千兆网卡芯片，左为ＰＣＩ－Ｅ，右为ＰＣＩ。

设置ＴＣＰ窗口尺寸

调节ＴＣＰ／ＩＰ Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ选项

千兆交叉线的制作方法