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4. 性能小技巧

如果你的以太网吞吐量太小,或者想提高ftp传输的速度,可以使用这里的一些小技巧。

程序ttcp.c是测试原始吞吐量大小的好实验。另一个普通的技巧是把一 个大于1MB的large_file驻留在发送机器的缓冲内存里,然后执 行ftp> get large_file /dev/null。(至少要“get”两次,因为第一 次是把文件驻留在发送机器的缓冲内存中。)把文件驻留在缓冲内存的原因是你对测量里 混进从磁盘存取文件的速度不感兴趣。这也是把输入数据发送到/dev/null而 不是磁盘上的原因。

4.1 一般概念

即使一个8比特的网卡在接收背靠背的数据包时也没有问题。但在计算机无法迅速地从 网卡接收数据包为更多进来的数据包腾出空间时,困难就出现了。如果计算机不能迅速地 清除已经接收到的数据包占据的网卡内存,网卡就没有空间存放新的数据包了。

在这种情况下,网卡或者丢弃新的数据包,或者把它放在以前接收的数据包位置上。任 何一个都会引起重新传送而严重地中断平滑的数据传输流,并使性能被严重降低,其降级 因子甚至可以达到5的水平!

拥有更多板上内存的网卡可以“缓冲”更多的数据包,因此可以无需丢弃就处理更大量 的突发背靠背数据包。这也就意味着网卡不需要主机响应从缓存读取数据包的延迟更小以 避免丢弃数据包。

大多数8比特网卡有8kB缓存,而大多数16比特网卡有16kB缓存。大多数的Linux驱动程 序要保留3kB的缓存(作为两个Tx缓存),这样就只给8比特网卡剩下5kB作为接收的空间。 它只够存放三个完全大小(1500字节)的以太网数据包。

4.2 ISA网卡和ISA总线速度

在上面提到,如果从网卡移走数据包的速度足够快,即使Rx数据包缓冲内存的数量小, 丢弃/覆盖的情况也不会出现。设置数据包从网卡移到计算机内存的速率的因子是连接这二 者的数据通道的速度——即ISA总线的速度。(如果CPU是很慢的386sx-16,它也会起一定 的作用。)

推荐的ISA总线时钟为8MHz,但很多主板和周边设备可以运行在更高的频率上。一般通 过在CMOS设置里选择主板/CPU时钟频率因子,可以设置ISA总线的时钟频率。有些ISA和PCI/ISA主板 可能没有这一选项,那么就只能使用制造商的缺省值了。

例如,下面是在一台40MHz的486上,不同ISA总线速度下,8比特WD8003EP网卡用TTCP程 序测量得到的一些接收速度。


        ISA Bus Speed (MHz)     Rx TTCP (kB/s)
        -------------------     --------------
        6.7                     740
        13.4                    970
        20.0                    1030
        26.7                    1075

使用TCP/IP,对任何10Mb/s以太网卡都难以得到高于1075kB/s的结果。但是, 不要期望每一个系统都可以工作在快的ISA总线速度下。大多数系统在高于13MHz的速度上 无法正常工作。(同样,某些PCI系统的ISA总线速度固定在8MHz,所以用户没有机会提高 它。)

另外,对于快的传输速度,可以从较短的内存和I/O周期减少CPU占用量中获益。(注意, 设置在ISA总线上的硬盘和视频卡也会从提高的ISA总线速度中感受到性能的提高。)

在实验超过8MHz的ISA总线速度之前,一定要备份你的数据,并在提高速度后彻底测试 所有的ISA周边设备是否工作正常。

4.3 设置TCP的Rx窗口

再说一遍,网卡的板上RAM小以及网卡与计算机内存间的数据通道相对较慢会引起麻 烦。TCP缺省的Rx窗口设置为32kB,也就是说与你在同一子网的一台较快的计算机会一下子 发给你32kB的数据,而不会停下来看看你是否正常地接收到了它们。

最近版本的route命令能够在运行过程中设置这个窗口的大小。一般它只 用在需要减小该窗口的局域网,因为在若干路由器或网关后面的计算机会得到足够的“缓 冲”而不造成问题。下例为一个可能的用法:


        route add <whatever> ... window <win_size>

其中的win_size是你希望使用的窗口大小(以字节计算)。一个运行 在8MHz或更低速度下的ISA总线上的8比特3c503网卡,可以在4kB大小的窗口下很好地工作。 太大的窗口会导致覆盖和丢弃数据包,并严重降低以太网的吞吐量。你可以 用cat /proc/net/dev检查操作状态,它会显示出现的丢弃或覆盖状况。

4.4 增强NFS性能

有些人发现在使用8kB(Sun的原始值)的NFS数据包大小时,在NFS客户端使用8比特网 卡得到的性能比预期的要差。

可能的原因在于8比特网卡与16比特网卡的板上缓存大小不同。最大的以太网数据包大 小为1500字节。这样8kB的NFS数据包就成为大约6个背靠背的最大大小的以太网数据包。8比 特网卡和16比特网卡在接收背靠背数据包时都没有问题。在机器无法及时从网卡缓存移走 数据包时就有问题了,缓存会溢出。8比特网卡每次传送时要多占用一个ISA总线周期的事实 也帮不上忙。如果用的是8比特网卡,你做的是把NFS传送大小设置为2kB(甚 至1kB),或者试着提高ISA总线速度以加快清空网卡上的缓存。我发现8MHz下(没有其它 系统负载),一个旧的WD8003E网卡可以跟得上2kB大小的NFS接收,但在4kB时,性能降低 的因子为3。

另一方面,如果缺省的安装选项为1kB大小,而你的网卡至少为16比特的ISA网卡,把其 大小提高到4kB(甚至8kB)会使性能显著提高。


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