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分析:给服务器插上高速网络的翅膀

    【IT168 专稿】在网络中,服务器承担着数据的存储、转发、发布等关键任务,在早期网络不是很普及的时候,并没有服务器这个名称,当时在整个计算机领域只有大型计算机和微型计算机两大类。只不过随着网络,特别是局域网的发展和普及,“服务器”这个中间层次的计算机开始得到业界的接受,并随着网络的普及和发展不断得到发展。网络和互联技术普及了服务器的发展,而更好的互联技术则促进了服务器的技术发展和应用,服务器网络互联从最初的专用网发展到了已经普及商用以太网包括千兆以太网和目前刚刚兴起的万兆以太网络,存储则逐渐使用FC和Infiniband网络,而在高性能计算中,Infiniband,Myrinet和Qudards已经占据半壁江山,电信应用中的RapidIO和ASI等也都成为了标准应用。

    目前,互联网发展持续呈指数增长,人们正从各个层面上感觉到这种惊人的发展速度。怎样保持这种增长速度,服务器系统间的互连速度就变得非常关键,以顺应互联网支持系统相应地成比例增长的趋势。

    为提高系统的互联速度,业界不停的开发新的互联技术,同时新的互联技术还需要卸载服务器主CPU的网络处理。很简单,将重要的CPU周期花在数据处理及转发上不再能被接受。为有效解决此问题,计算能力从中央处理器转移至卸载引擎及I/O器件上。

    对于目前高速网络中应用于电信以及高性能计算领域中的互联技术主要有以下几种:Infiniband、快速结构(Rapid IO)、ASI、万兆交换、Myrinet、Quadrics等,下面对这几种网络从技术、性能和成本等方面进行分析和比较。

技术分析

1)Infiniband架构

    Infiniband架构(IBA)正在朝集群等高端计算应用领域发展,这些应用要求有故障恢复、高可用性、可靠性及耐用性等特性。IBA 支持模块至模块以及机箱至机箱互连、可以X1、X4及X12三种形式应用并采用2.5GHz时钟,目前Infiniband主流技术为DDR技术,所支持的吞吐量为5、20或60Gbps,占用8B10B 编码开销。在下一代的技术采用 QDR,带宽将再次提高一倍,就最高可达120Gbps。为提供必要的QoS,该标准还提供了16级可映射到16个服务层的虚拟通道。基于信用的流控制及注入速率控制机制,被用来提供必要的拥塞管理。

    IB目前推荐fat-tree(胖树结构)或者3d-TOUS连接,采用网络无阻塞技术,可以使每个节点间通讯无阻塞。它定义了用于可靠消息传送(发/收以及DMA)的硬件协议,但未定义消息内容。硬件协议允许从操作系统的内核及用户空间来传送数据。

    Infiniband支持诸如配置与资产管理、错误报告、性能指标收集以及拓扑管理等结构服务。它天生就使用IPv6包头来在IBA结构与 互联网之间有效地交换数据。该架构具有更高的可扩展性、可用性、隔离度以及更少的CPU使用率,而且还支持互联网技术。它以单独控制与存储器接口来控制数 据进出节点的存储器。

    Infiniband是一种可满足存储区域网、高端计算集群及局域网需求的全新互连标准。但以此种方式来创建这项标准以及为达其目标所带来的复杂性,却极大地限制了人们对它的采用与接受。

2)万兆互联

    万兆以太网相对于以往代表最高适用度的千兆以太网拥有着绝对的优势和特点。其技术特色首先表现在物理层面上。万兆以太网是一种只采用全双工与光纤的技术,其物理层(PHY)和OSI模型的第一层(物理层)一致,它负责建立传输介质(光纤或铜线)和MAC层的连接,MAC层相当于OSI模型的第二层(数据链路层)。在网络的结构模型中,把PHY进一步划分为物理介质关联层(PMD)和物理代码子层(PCS)。光学转换器属于PMD层。PCS层由信息的编码方式(如64B/66B)、串行或多路复用等功能组成。万兆标准意味着以太网将具有更高的带宽(10G)和更远的传输距离(最长传输距离可达40公里)。万兆以太网技术提供了更多的更新功能,大大提升QoS,具有相当的革命性,因此,能更好的满足网络安全、服务质量、链路保护等多个方面需求。

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