了解千兆以太网的瓶颈

千兆以太网---12%的解决方案

了解千兆以太网的瓶颈

作者：Richard Tobacco[IBM技术资料]

中文整理：有悦 (1998-6-9)

华生医生说，“我不明白，怎么我新安装的千兆以太网主干网的吞吐率只能增加12%。我本来预计吞吐率会提高10倍”。

福尔摩斯先生解释说，“我亲爱的华生，这很简单。数据帧的最小长度从64字节修改为512字节，因而只要简单计算一下，…..”。

事实上，只要涉及网络，就没有什么简单的事情。当然预计主干以太网从100Mbps到1Gbps升级后的吞吐率增加也不是简单的事情。新闻界不断加强着这样一种观念；千兆以太网将取代ATM，称为园区主干的选择。但在这种事实出现之前还有许多要克服的障碍。上述的对话就提到了这些障碍之一-----最小数据帧长度的增加。

以太网使用CSMA/CD介质访问方式。如同多方电话，每个人都允许在任何时候讲话（发送数据帧）。如果在传输时发生了帧冲突，发送者都要等一等再作传送。作为优秀的多方电话的客户，网卡再发送之前和在作传输时都会作侦听，以确保没有其它的数据发送。如果当数据帧送到目的地之前网卡停止侦听，就会出现错误。数据帧在以太网上按限定的速度传送，早期的协议结构定义了64字节的最小帧长度，以确保网卡侦听的时间够长，保证帧安全到达。

回到1980年，以10兆速率发送64字节的数据帧，对于网卡发现在2公里距离内的另一个网卡所造成的帧冲突已经足够长了。当100兆以太网在1994年定义时，网卡侦听时间减少了10倍，最大距离也不得不限制在200米之内。协议结构的制订者当时认为这对许多园区主干网也是适当的。如果侦听时间不变，支持千兆以太网的10倍速时钟将使传输距离限制在20-米之内。因而制订者决定以增加最小帧长度的方法延长网卡的侦听时间。他们将帧加长称之为载波扩展（carrier extension）。

网络上传送的许多帧都是64字节。填充空字节而将其长度扩大到640字节，再发送到千兆以太网传输并不比100兆以太网的吞吐率有增加。因而制订者重新计算了冲突检测时间，得出了512字节帧仍然可使网卡检测到冲突。然而。真正传输的512字节中有效的64字节仅占总量的12%。

华生医生的问题是否具有典型意义呢？网络流量中究竟哪一部分是小数据帧？小帧是否能编组放在512字节的数据帧中呢？全双工传输方式是否可以消除冲突检测问题？

的确。全双工方式消除了冲突检测问题，也使作512字节的载波扩展没有必要。然而，全双工一般只能工作在点到点的条件下，而主干网典型的配置使多重连接的。大多数公司认为在它们的主干网所采用的千兆以太网以半双工方式运行。

如果重写应用程序，小帧可以汇集成512字节的帧，由此便可利用组合小帧的技术。但在一般情况下，应用并不知道低层情况，应用开发者也不想了解低层问题。

大多数聪明的网络管理员会同意网络上的平均帧长度界于200到500字节这种说法。这意味着网络上传输的64字节的帧要多于1500字节的帧。客户机作联机事务处理、网络文件打开和关闭请求、回送信息收讫认可等都是小帧传输。

你也可能永远不会遇上网络仅有12%增加的体验。解决冲突检测和千兆以太网其它缺点的方案可能已经在制订当中。此时此际，仔细检查你的主干技术选择。

注：本中文版本由网络中心有悦整理。网络中心技术支持室的有悦、陶文星保留此文件的翻译版权。任何单位和个人未经译者许可，不得擅自将本文用于各种商业出版等目的。本文不保证与千兆以太网联盟网站的实时更新，不保证文章翻译的完全正确。我们欢迎您的意见反馈。