Windows Server 2012 R2如何提升网络效率?

日期: 2014-10-23 作者:Stephen J. Bigelow翻译:杨旭 来源:TechTarget中国 英文

随着网络上流量和数据类型的激增,IT规划员和管理员必须找到新的方式来提高通信效率,以保护应用程序的性能并维护可接受的用户体验水平。用户使用Windows Server 2012 R2操作系统时,现代网络适配器为确切的目的提供了大量的改进设计。 正如大多数的新技术一样,网络性能增强应该以系统的方式实现——从受控的实验室环境开始——来获得部署和管理经验。 内核模式远程DMA 直接内存访问(DMA)是一种早已出现的将数据在内存中进行转移的方法,该方式能够有效地避免来自操作系统或更高级别的软件堆栈的干扰。

但DMA对软件的低依赖性同时对网络性能造成了较大影响。网络设备上远程DMA(RDMA)技术的引进能……

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随着网络上流量和数据类型的激增,IT规划员和管理员必须找到新的方式来提高通信效率,以保护应用程序的性能并维护可接受的用户体验水平。用户使用Windows Server 2012 R2操作系统时,现代网络适配器为确切的目的提供了大量的改进设计。

正如大多数的新技术一样,网络性能增强应该以系统的方式实现——从受控的实验室环境开始——来获得部署和管理经验。

内核模式远程DMA

直接内存访问(DMA)是一种早已出现的将数据在内存中进行转移的方法,该方式能够有效地避免来自操作系统或更高级别的软件堆栈的干扰。但DMA对软件的低依赖性同时对网络性能造成了较大影响。网络设备上远程DMA(RDMA)技术的引进能够帮助不同服务器之间的数据实现直接转移,同时将系统软件堆栈的影响降到最低。相反,由网卡硬件处理内部数据的转移。

最新一代DMA技术将DMA代码直接嵌入Windows Server 2012 R2内核中,称为内核模式远程DMA(kRDMA)。其允许应用程序几乎直接与计算机的网络硬件进行通信,实现更好的工作负载性能和更低的延迟。KRMDA功能是一种相对较新的网络适配器功能,要求有支持该功能的NIC,又叫RDMA-enabled NIC或RNIC。

Receive segment coalescing(RSC)

当网卡接收到数据帧时, 就会要求CPU产生一个中断,然后将数据从底层数据段剥离然后将数据段送入缓冲区。CPU必须解开每个数据块,然后通过软件堆栈将每个数据块分配给需要的应用程序。该方式对CPU的需求极高,因此当遇到接受密集的网络应用程序时,服务器的可扩展性十分受限。

Receive segment coalescing(RSC)是受Windows Server 2012 R2支持的一种卸载技术。它使用网卡将每个传入数据包的数据进行剥离然后进行合并或者将收的数据段合并到一个更大的数据包中。接着网卡将合并的数据包发送给应用程序。最终的结果是,CPU远离了来自接收端的干预,大大提升了运行效率,并为服务器提供了更大的可伸缩性。

RSC要求具备支持RSC技术的网络适配卡。在虚拟环境中,网卡需要支持Single Root I/O虚拟化,即SR-IOV。不幸地是,RSC不支持IPsec加密流量或传输控制协议(TCP)以外的其他协议。

记住,RSC的设计目的是支持网络流量的接收端,因此对传出的网络流量没有影响。它对Web服务器或其他传输密集型应用程序没有太大帮助。然而,大型发送卸载(LSO)技术可以提高服务器流量网络传出效率。

TCP回路优化

TCP是冗长的,因此在很大程度上依赖于发送和接收点之间的握手来确保适当的沟通。开放网络中的网络应用程序依赖TCP进行通信,许多应用程序也使用TCP回环来确保同一服务器上可靠的进程间通信,又叫做IPC。尽管TCP有很多好处,这样的握手可能会增加延迟或限制企业应用程序的性能,尤其是当它们与同台服务器进程之间相互沟通时。

Windows Server 2012 R2提供了TCP回环优化功能,旨在缩短握手所需的路径。通常,一个TCP回路是从应用程序层到TCP层到IP层,然后返回。Windows Server 2012 R2对IP层之前的路径进行了优化,尤其是针对处理密集型应用的情况。握手还是会发生的,但是更短的路径意味着更少的延迟和更好的应用程序性能。启用体现在每个连接的基础之上。支持虚拟化,但不支持VM-to-VM优化,所以不能增强同一个服务器上的两台虚拟机之间的通信效率。

作者

Stephen J. Bigelow
Stephen J. Bigelow

数据中心和虚拟化网站的高级技术编辑,拥有20年的PC和技术写作经验。

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