10Gb以太網(wǎng)優(yōu)化不能單靠硬件

        在2010年11月舉行的 LISA USENIX 會(huì)議上，我主持了一段關(guān)于如何優(yōu)化10千兆以太網(wǎng)性能的會(huì)議。從觀眾的反饋中，我收獲了一條重要的信息：

        如果你認(rèn)為單靠網(wǎng)絡(luò)硬件就可以應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲，那你就錯(cuò)了。

        延遲是如何影響10千兆以太網(wǎng)性能的？

　　大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)工程師和系統(tǒng)管理員一致認(rèn)為系統(tǒng)和應(yīng)用程序的性能調(diào)校都是為了降低網(wǎng)絡(luò)延遲。

　　可以說(shuō)除了接口速度，網(wǎng)絡(luò)性能調(diào)校在Nix服務(wù)器的解決需要同樣的因素：

　　•L2驅(qū)動(dòng)

　　•IP驅(qū)動(dòng)處理額外開(kāi)銷(xiāo)

　　•TCP驅(qū)動(dòng)處理額外開(kāi)銷(xiāo)和擁堵控制算法

　　•磁盤(pán)I/O性能

　　•總線I/O 結(jié)構(gòu)

　　但是底線是系統(tǒng)性能是通過(guò)最小延遲得以改進(jìn)的。

　　多年來(lái)，電腦工程師、終端用戶以及管理層的認(rèn)識(shí)總是停留在這樣的層面上：如果你要更好的性能，你必須升級(jí)。這些理解主要來(lái)自于以下概念：

　　摩爾定律：在1970年由Intel公司創(chuàng)始人戈登•摩爾（Gordon Moore）提出來(lái)的：微型芯片的處理能力每18個(gè)月提升一倍。由此推出：電腦變得更快——并且在電腦性能水平相同時(shí)，其價(jià)格減半。

　　吉爾德定律：由技術(shù)專(zhuān)家喬治吉爾德提出：通訊系統(tǒng)的總帶寬將以每年3倍的速度增長(zhǎng)。

　　麥特卡夫定律：由以太網(wǎng)發(fā)明者及3COM公司創(chuàng)立者羅伯特•梅特卡夫（Robert Metcalfe）提出：網(wǎng)絡(luò)價(jià)值同網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的平方成正比。因此，隨著網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)增加，其價(jià)值也在增長(zhǎng)而每個(gè)用戶的成本保持不變或者甚至減少。

　　如果我們遵循這些規(guī)則，那么增加硬件就可以解決延遲問(wèn)題：更快的CPU，更快的內(nèi)存，更快的磁盤(pán)，更快的總線，更快的網(wǎng)絡(luò)接口還有更多的網(wǎng)絡(luò)帶寬。這種方法只要投入更多的錢(qián)，而且其效果在終端用戶能更快的瀏覽網(wǎng)站和收發(fā)郵件中就可以立刻體現(xiàn)出來(lái)。

　　那為什么不升級(jí)硬件呢？熱力學(xué)定律和光速在阻礙著我們的老式方法。如果你看下處理器結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一發(fā)展的方向，還是有很大的變化的。在CPU設(shè)計(jì)領(lǐng)域，曾有過(guò)從設(shè)計(jì)垂直處理器（更快的單處理器）到水平處理器（封裝在單包中的多處理器）的轉(zhuǎn)變。在網(wǎng)絡(luò)方面如今以及將來(lái)所有設(shè)備都朝著大吞吐量（40G/100G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)）快速發(fā)展以及結(jié)點(diǎn)如何在 (802.3bd, 10Base-LX4) 上建立連接。但是這些升級(jí)都是關(guān)于擴(kuò)大容量的，并不是針對(duì)提高你目前擁有的性能。

　　緊接著工程師和系統(tǒng)管理員需要面對(duì)他們產(chǎn)生的關(guān)于系統(tǒng)/應(yīng)用程序性能調(diào)校的問(wèn)題：沒(méi)有很好的用文件說(shuō)明他們程序和服務(wù)器的環(huán)境。他們需要建立程序列表說(shuō)明程序如何使用，系統(tǒng)/服務(wù)的依賴(lài)性，事務(wù)處理進(jìn)程以及他們?nèi)绾卧诰W(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)。

        通過(guò)可見(jiàn)性和網(wǎng)絡(luò)映射，網(wǎng)絡(luò)團(tuán)隊(duì)就可以確定在什么地方使用優(yōu)化技術(shù)來(lái)充分利用資源。然后，在這些技術(shù)不起作用的地方，就可以使用硬件來(lái)彌補(bǔ)了。