Wie Windows Server 2012 R2 zur Netzwerkeffizienz führen kann

Da sich der Datenverkehr und die Datentypen im gesamten Netzwerk vermehren, müssen IT-Planer und -Administratoren neue Wege finden, um die Verkehrseffizienz zu verbessern, um die Anwendungsleistung zu erhalten und ein akzeptables Benutzererlebnis zu gewährleisten. Moderne Netzwerkadapter bieten jetzt eine Reihe von Verbesserungen, die genau für diesen Zweck entwickelt wurden, wenn sie mit Betriebssystemen wie Windows Server 2012 R2 verwendet werden.

Wie bei den meisten neuen Technologien sollten Verbesserungen der Netzwerkleistung systematisch angegangen werden – häufig beginnend in einer kontrollierten Laborumgebung -, um Erfahrungen in der Bereitstellung und Verwaltung zu sammeln.

Remote-DMA im Kernel-Modus

Direkter Speicherzugriff (DMA) ist eigentlich eine alte Idee, Daten von einem Punkt im Speicher zu einem anderen zu verschieben, ohne dass das Betriebssystem oder höhere Ebenen des Software-Stacks eingreifen müssen. Die geringe Abhängigkeit von DMA von Software hat sich jedoch auch tiefgreifend auf die Netzwerkeffizienz ausgewirkt. Die Einführung von Remote-DMA Die (RDMA) -Technologie für Netzwerkgeräte ermöglicht direkte Datenverschiebungen zwischen zwei verschiedenen Servern bei minimaler Beteiligung des Software-Stacks beider Systeme. Stattdessen wird die FADEN Hardware übernimmt die Übertragungen intern.
Die neueste Iteration von DMA findet leichten DMA-Code direkt im Windows Server 2012 R2-Kernel. das nennt man Kernel-Modus Remote-DMA (kRDMA). Auf diese Weise können Anwendungen fast direkt mit der Netzwerkhardware des Computers kommunizieren, um eine bessere Workload-Leistung und eine geringere Latenz zu erzielen. Die KRDMA-Funktionalität ist eine relativ neue Erweiterung des Netzwerkadapter-Funktionsumfangs und erfordert eine Netzwerkkarte, die die Funktion ausdrücklich unterstützt, manchmal auch als bezeichnet RDMA-fähige Netzwerkkarte oder RNIC.

Segmentverschmelzung empfangen

Jedes Paket, das die herkömmliche Netzwerkkarte empfängt, erfordert einen CPU-Eingriff, um den Rahmen aus dem zugrunde liegenden Datensegment zu entfernen und das Datensegment dann in einen Puffer zu verschieben. Die CPU muss jedes Datenelement entwirren und jedes Datenelement im Software-Stack an die Anwendung weitergeben, die es benötigt. Es funktioniert, aber eine hohe CPU-Nachfrage, insbesondere für empfangsintensive Netzwerkanwendungen, kann die Skalierbarkeit des Servers einschränken.
Segmentverschmelzung empfangen (RSC) ist eine Art Offload-Technologie, die Windows Server 2012 R2 unterstützt. Es verwendet die Netzwerkkarte, um Daten von jedem eingehenden Paket zu entfernen und empfangene Segmente zu einem einzigen größeren Paket zu kombinieren oder zusammenzuführen. Die Netzwerkkarte sendet dann das zusammengeführte Paket an die Anwendung. Das Nettoergebnis ist, dass die CPU weitaus weniger eingangsseitige Eingriffe erfordert, sodass die CPU an produktiveren Aufgaben arbeiten und eine größere Skalierbarkeit auf dem Server unterstützen kann.
RSC erfordert eine RSC-fähige Netzwerkadapterkarte. In virtualisierten Umgebungen sollte die Netzwerkkarte auch Single-Root unterstützen I / O. Virtualisierung oder SR-IOV. Leider verarbeitet RSC keinen IPSec-verschlüsselten Verkehr oder nichtÜbertragungssteuerungsprotokoll (TCP) -Protokolle.
Denken Sie daran, dass RSC die Empfangsseite des Netzwerkverkehrs unterstützt und daher keine Auswirkungen auf den ausgehenden Netzwerkverkehr hat. Es wird Webservern oder anderen übertragungsintensiven Anwendungen nicht helfen. Eine ergänzende Technologie wie Large Send Offload oder LSO kann jedoch die Effizienz des ausgehenden Netzwerkverkehrs des Servers steigern.

TCP-Loopback-Optimierung

Das TCP ist ausführlich und daher stark auf Handshakes zwischen Sende- und Empfangspunkten angewiesen, um eine ordnungsgemäße Kommunikation sicherzustellen. Netzwerkanwendungen verlassen sich auf TCP, um im offenen Netzwerk zu kommunizieren, und viele Anwendungen verwenden auch TCP-Loopback, um die Zuverlässigkeit der Kommunikation zwischen Prozessen auf demselben Server sicherzustellen. das nennt man Interprozesskommunikationoder IPC. Trotz der Vorteile von TCP kann ein solches Handshake die Latenz erhöhen oder die Leistung von Unternehmensanwendungen einschränken, insbesondere wenn sie mit anderen Prozessen auf demselben Server zusammenarbeiten.
Windows Server 2012 R2 enthält eine TCP-Loopback-Optimierungsfunktion, mit der der für Handshakes erforderliche Pfad verkürzt werden kann. Normalerweise muss ein TCP-Loopback von einer Anwendungsschicht zu einer TCP-Schicht zu einer IP-Schicht und zurück wechseln. Der optimierte Pfad verzichtet auf die IP-Schicht, die verarbeitungsintensiv sein kann. Handshakes treten immer noch auf, aber der kürzere Pfad bedeutet weniger Latenz und bessere Anwendungsleistung. Die Optimierung wird pro Verbindung (pro Socket) aktiviert. Die Virtualisierung wird unterstützt, die Optimierung von VM zu VM wird jedoch nicht unterstützt, sodass Sie die Kommunikation zwischen zwei VMs auf demselben Server nicht verbessern können.

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