TCP卸載是為提高數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡性能和可靠性而開發(fā)的,但對該技術的理解錯誤可能造成適得其反的效果。
在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中,CPU處理涉及到傳輸數(shù)據(jù)的所有任務:分組內存中需要外發(fā)的數(shù)據(jù)包,計算每個包的校驗和,為數(shù)據(jù)包添加頭部信息并將包交給網(wǎng)絡接口緩存。CPU同樣負責處理網(wǎng)絡數(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,這樣可能影響到負載計算任務的性能。當數(shù)據(jù)中心部署高帶寬網(wǎng)絡,如千兆甚至萬兆以太網(wǎng)時,CPU處理此類事務的開銷會增加。某些現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心技術,如iSCSI和其他基于網(wǎng)絡的存儲,以及虛擬化技術,都會因為網(wǎng)絡傳輸要求而增加CPU開銷。
要將CPU從網(wǎng)絡相關的任務中釋放出來,新的網(wǎng)絡控制器將接手整個TCP/IP棧的處理任務。控制器處理所有的包制作、校驗和、緩沖以及其他任務,并且與主機交換數(shù)據(jù)塊。
TCP Chimney、TSO和TOE都是卸載技術。TCP/IP卸載引擎(TOE)一詞是基于網(wǎng)絡控制器供應商而創(chuàng)造的。TCP分段卸載(TSO)技術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。雖然卸載產品的特性與功能可能會有所不同,但這三技術最終目的基本一致。
卸載技術并不是解決所有網(wǎng)絡問題的萬能藥
雖然TCP卸載技術有其承諾的優(yōu)勢,但也存在局限。TCP卸載控制器會比其他控制器更容易出現(xiàn)資源不足的情況。如果控制器負載過重,可能會引發(fā)網(wǎng)絡性能問題。專有的TCP卸載技術實現(xiàn)可能需要對TCP/IP棧進行大量更改,從而降低支持與安全性,提高了復雜度,并且可能影響到服務質量(QoS)以及其他網(wǎng)絡功能。
不是每個數(shù)據(jù)中心都能從TCP卸載技術中收益。主機系統(tǒng)正在變得越來越快,下一代服務器無須卸載網(wǎng)絡控制器,就可以比現(xiàn)有舊系統(tǒng)更好地處理網(wǎng)絡事務。如果服務器完成任務比TCP卸載控制器更快的傳輸確認還快,那么可能導致通信錯誤。
幾乎涉及到TCP/IP卸載產品的功能與性能問題都與軟件有關。在處理卸載引擎問題時,首先考慮進行軟件更新或升級,通常需要進行固件與驅動更新。例如,如果卸載引擎集成在系統(tǒng)主板上,考慮更新主板驅動來解決網(wǎng)絡問題。如果卸載引擎是作為PCI-E(PCIe)適配器獨立安裝,那么可以考慮更新該適配器的固件,而不是主板。類似的,為虛擬化管理平臺和虛擬機操作系統(tǒng)尋找與更新驅動程序。就如同任何升級一樣,首先在實驗室環(huán)境里進行測試。
如果需要禁用網(wǎng)絡控制器的卸載功能以進行測試或故障排除,可以通過BIOS上的網(wǎng)絡控制器設置來啟用/禁用該功能。如果網(wǎng)絡控制器集成在系統(tǒng)主板上,可以通過重啟系統(tǒng)進入BIOS進行設置。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。或者,嘗試在Windows下連接屬性對話框里的高級選項卡上禁用卸載功能。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)注冊表并禁用相關注冊項。請無比參考供應商文檔以啟用或禁用卸載功能。
網(wǎng)絡卸載引擎替代方案
對完整TCP卸載產品的批評不斷,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)絡控制器計算校驗和,并將其插入到該數(shù)據(jù)包,并在接受過程中對其進行驗證。由于校驗和計算以及檢查需要時間,從CPU中卸載這些任務可以提升性能,而無須批量重構操作系統(tǒng)的TCP/IP棧。
另一種流行的選擇就是大段卸載(LSO)技術,或TSO。LSO/TSO卸載所有外發(fā)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡任務。主機系統(tǒng)負責簡單的傳輸內存數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡控制器緩存,然后網(wǎng)絡控制器將外發(fā)數(shù)據(jù)分段為數(shù)據(jù)包,并幫助它們傳輸。網(wǎng)絡適配器通常都支持LSO或TSO。
LSO/TSO對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)絡任務。網(wǎng)絡控制器會剝掉傳入的數(shù)據(jù)包報頭,驗證校驗和,并將數(shù)據(jù)組裝存放到緩沖區(qū),服務器會定期來取這些數(shù)據(jù)。LRO比LSO更不流行,但目前正變得越來越普遍。
這些技術依賴于操作系統(tǒng)的TCP/IP棧為模版,避免了那些不同架構堆棧可能引發(fā)的問題。
由于服務器計算能力遠比TOE產品發(fā)展的快,現(xiàn)代服務器擁有大量CPU核心與內存來處理大部分網(wǎng)絡任務,無須對TCP/IP協(xié)議棧進行任何調整。除非你的數(shù)據(jù)中心有十分極端的網(wǎng)絡需求,使用TOE適配器可能無法達到滿意的效果。盡管如此,卸載技術的替代選項,如校驗和、LSO與LRO都已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心內廣泛部署,用于優(yōu)化虛擬機服務器資源的常見技術。
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