Netviðmótskort (NIC)

Miðlarinn þinn er með 100G tengi, en NIC styður aðeins 10G. Til hamingju - þú borgaðir bara fyrir bandbreidd sem þú munt aldrei nota. Netviðmótskortið er sá flöskuháls sem helst er gleymt í nútíma nethönnun. Þó að verkfræðingar séu með þráhyggju yfir forskriftum rofaefnis og senditækis, ákvarðar NIC hljóðlega raunverulegt afköst sem hver netþjónn getur ýtt á. Þessi handbók fer út fyrir grunnskilgreiningar til að útskýra hvernig NIC virka, hvaða gerðir eru til og - mikilvægast - hvernig á að passa NIC við hægrisenditæki, DAC snúru, eðaAOCfyrir hámarksafköst.

 

 

Hvað er netviðmótskort?

Netviðmótskort (NIC), einnig kallað netkort eða netviðmótsstýring, er vélbúnaðurinn sem tengir netþjón, vinnustöð eða geymslutæki við netið. Það sér um viðskiptin á milli gagna inni í hýsingarkerfinu og merkja á vírnum eða trefjum - og stjórnar öllu frá rammahjúpun og sannprófun á athugunarsummu til truflana meðhöndlunar og DMA flutninga.

Sérhver NIC hefur einstakt MAC vistfang sem er brennt inn í fastbúnaðinn, sem þjónar sem auðkenni tækisins á Layer 2 netinu. Snemma NICs send sem sjálfstæð PCI stækkunarkort. Í dag nota flestar neytendatölvur LAN-á-móðurborðsflögu (LOM) fyrir grunn 1G tengingu. En í gagnaverum og fyrirtækjaumhverfi eru sérstök NIC-kort enn nauðsynleg vegna þess að stýringar um borð geta einfaldlega ekki skilað afköstum, afhleðslugetu eða þéttleika gáttarinnar sem nútíma vinnuálag krefst.

 

 

Hvernig NIC virkar í raun og veru: Fyrir utan „Senda og taka á móti“

Skýringin í kennslubókinni - „NICs encapsulate data into frames and send them“ - er tæknilega rétt en missir af því sem gerir NIC verðmætt. Hér er það sem gerist undir hettunni í nútíma NIC netþjóni:

 

Rammavinnsla

Á sendingarhliðinni tekur NIC gögn úr OS netstaflanum, bætir við Ethernet hausum og CRC eftirlitssummum og serializes það síðan í raf- eða sjónmerki. Á móttökuhliðinni snýr það ferlinu við, staðfestir CRC og fjarlægir hausa áður en hleðslan er send til gestgjafans.

 

Afhleðsluvélar

Þetta er þar sem NICs vinna sér inn. Nútíma NICs afhlaða verkefnum sem annars myndu neyta örgjörvalota: TCP/UDP eftirlitssummuútreikningur, TCP skiptingafhleðsla (TSO), stór móttökuafhleðsla (LRO) og móttöku hliðarskala (RSS) sem dreifir komandi umferð yfir marga CPU kjarna. Án þessara afhleðslu gæti 25G NIC mettað CPU kjarna sem er bara að vinna pakka.

 

Kernel Bypass með DPDK

Jafnvel með afhleðslu á vélbúnaði, kynnir netstafla stýrikerfiskjarna kostnaður við mikla pakkahraða. NIC sem styðja DPDK (Data Plane Development Kit) leyfa forritum að lesa og skrifa pakka beint úr notendarými og fara algjörlega framhjá kjarnanum. Þetta lækkar á hverja-pakkaleynd úr millisekúndum í eins-stafa míkrósekúndur - sem er krafa um há-tíðniviðskipti, 5G notenda-flugvélaaðgerðir og NFV vinnuálag sem ýtir línu-hraða á 100G tengla.

 

DMA og trufla samruna

Í stað þess að CPU afritar hvern pakka notar NIC beinan minnisaðgang til að skrifa ramma beint inn í vinnsluminni kerfisins. Interrupt coalescing flokkar marga pakkaatburði í eina CPU truflun, sem dregur verulega úr kostnaði við háan pakkahraða.

 

Stuðningur við sýndarvæðingu

Í sýndarumhverfi gerir SR-IOV (Single Root I/O Virtualization) einni líkamlegu NIC kleift að sýna margar sýndaraðgerðir, sem hver um sig er úthlutað beint á VM. Þetta fer algjörlega framhjá sýndarrofi yfirsýnarans og skilar nánast-beint-málmnetafköstum til sýndarvéla.

 

 

NIC tegundir: Hagnýt flokkun

 

Eftir viðmótsgerð - Þetta er það sem ákvarðar snúruna þína

NIC Port Tegund	Tengi	Fjölmiðlar	Dæmigerður hraði	Hámarks fjarlægð
RJ45 (Base-T)	RJ45	Cat5e/Cat6/Cat6a kopar	1G / 2.5G / 5G / 10G	100m
SFP+	LC tvíhliða	10G SFP+ senditækieða 10GDAC snúrur	10G	80km (trefjar) / 7m (DAC)
SFP28	LC tvíhliða	25G SFP28 senditækieða 25G DAC	25G	40km (trefjar) / 5m (DAC)
QSFP+	MPO eða LC	40G QSFP+ senditæki	40G	40km (trefjar) / 7m (DAC)
QSFP28	MPO eða LC	100G QSFP28 senditækieða 100GDAC snúrur	100G	80km (trefjar) / 5m (DAC)
QSFP-DD	MPO eða LC	400G QSFP-DD senditæki	400G	10km+ (trefjar)

Af hverju þetta skiptir máli:Gerð NIC tengi ræður hvaða senditæki og snúrur þú getur notað. Ef þú velur tvöfalt-tengi SFP28 NIC læsist þú inn í SFP28 vistkerfið -25G SFP28 sjóneiningar, SFP28DAC snúrur, eða SFP28AOC snúrur. Veldu rangt og þú munt kaupa millistykki eða skipta um kort.

 

Athugasemd um MPO vs. LC tengi:QSFP+ og QSFP28 tengi merkt "SR4" nota samhliða ljósfræði - fjórar brautir af 10G eða 25G sendar samtímis. Þetta krefstMPO/MTP-12 tengisnúrurmeð 8 eða 12 trefjakjarna, ekki venjulegu tvíhliðaLC snúrurnotað af SFP+ eða SFP28 einingum. Ef þú ert að nota 40G eða 100G SR4 ljósleiðara í fyrsta skipti, munu núverandi tveir-trefjauppbyggingarpjaldsuppbyggingar þínar ekki virka - áætlun fyrir MPO stofnkaðla og snælda.

 

Með rútuviðmóti - PCIe kynslóð skiptir máli

Öll nútíma NIC netþjóna nota PCIe. En PCIe-kynslóðin og akreinarbreiddin settu hart á afköst:

• PCIe 3.0 x8:~64 Gbps - nóg fyrir tvöfalt-gátt 25G eða stakt-gátt 40G
• PCIe 3.0 x16:~128 Gbps - nægilegt fyrir staka-gátt 100G
• PCIe 4.0 x16:~256 Gbps - krafist fyrir tvöfalt-tengi 100G eða stakt-gátt 200G
• PCIe 5.0 x16:~512 Gbps - gerir 400G NIC kleift

100G NIC sem er tengt við PCIe 3.0 x8 rauf getur líkamlega ekki skilað 100G. Staðfestu alltaf PCIe rauf kynslóð og breidd netþjónsins áður en þú kaupir.

 

Með formstuðli - OCP NIC 3.0 er nýtt sjálfgefið

Hefðbundin PCIe-viðbótarkort-ráða enn yfir fyrirtækjaþjónum, en of stór gagnaver hafa að miklu leyti færst yfir í OCP NIC 3.0 staðalinn (bæði Small Form Factor og Large Form Factor). OCP NIC tengja við sérstaka millihæð rauf á móðurborði miðlarans í stað þess að taka upp venjulega PCIe stækkunarrauf. Kostirnir eru verulegir: heitt-skiptageta án þess að slökkva á þjóninum, bætt hitauppstreymi með beinu loftflæði yfir NIC og styttri rafleið til örgjörvans sem dregur úr áhyggjum um merki heilleika við 100G+ hraða. Ef netþjónninn þinn styður OCP 3.0 - og flest nútímaleg hönnun frá helstu ODM-kerfum gerir það - ætti það að vera fyrsti kosturinn þinn fyrir 100G og 200G NIC dreifingu.

 

Eftir greindarstigi

Staðlað NICannast grunn pakkavinnslu með afhleðslu vélbúnaðar. Hentar fyrir flest fyrirtæki og gagnaver.

SmartNICsbæta við forritanlegri gagnavinnslueiningu (DPU) sem getur framkvæmt eldveggsreglur, dulkóðun, álagsjafnvægi og fjarmælingu beint á NIC, sem losar örgjörvakjarna hýsils fyrir vinnuálag forrita. Í skýjainnviði þar sem sérhver CPU kjarni er afla tekna, borga SmartNICs fyrir sig með því að endurheimta kjarna sem annars myndu keyra OVS eða IPsec.

RDMA NIC (RNIC)styður samskiptareglur fyrir fjarstýrðan beinan minnisaðgang eins og RoCEv2 eða iWARP, sem gerir þjóninum kleift-að-miðlara minnisflutninga með eins-stafa míkrósekúndu töf. Í GPU þjálfunarþyrpingum sem eru byggðir í kringum NVIDIA H100 eða A100 hraða, eru RDMA NIC ekki valfrjáls - þau eru burðarásin. Hver GPU hnútur þarf 200G eða 400G RDMA tengingu til að koma í veg fyrir að samstillingu-minnkandi halla verði flöskuháls þjálfunarinnar. Fyrir utan gervigreind eru RDMA NIC jafn mikilvæg fyrir HPC vinnuálag og geymslukerfi sem keyra NVMe-oF, þar sem kjarna-framhjágagnaslóðir skera leynd á geymsluaðgangi um 10×.

 

 

Hvernig á að velja rétta NIC: Ákvörðunarrammi

Skref 1 - Skilgreindu hraðakröfuna þína.Passaðu það við upptengingargetuna þína, ekki fræðilega hámarksþörf þína. Ef ToR rofinn þinn er með 25G netþjóna-tengi, er 25G NIC rétti kosturinn - ekki 10G (of hægt) eða 100G (sóun).

Skref 2 - Veldu viðmótsgerðina þína.Fyrir tengingar í-rekki undir 5 metrum skaltu para NIC við aDAC snúrufyrir lægsta kostnað og töf. Fyrir milli-tengla allt að 100 metra skaltu notaAOC snúrueða stutt-senditæki meðLC trefjasnúra. Til að byggja-til-byggingar eða háskólatengla skaltu nota langan-rækjuoptískur senditæki- eins og a100G QSFP28 LR4 mátmeð einfaldri-stillingu trefjum ogMPO/MTP tengisnúrur.

Skref 3 - Staðfestu PCIe samhæfni.Athugaðu tiltæka PCIe raufaframleiðslu netþjónsins þíns og breidd akreinarinnar miðað við kröfur NIC.

Skref 4 - Meta afhleðsluþörf.Keyra sýndarvæðingu með tugum VM? Forgangsraða SR-IOV stuðningi. AI þjálfunarklasi? RDMA getu er ekki-viðræðuhæf. Skýja-innbyggðar örþjónustur? SmartNIC með forritanlegri leiðslu vistar CPU kjarna.

Skref 5 - Skipuleggðu tvöfalda-höfn offramboð.Framleiðsluþjónar ættu alltaf að hafa að minnsta kosti tvö NIC-tengi fyrir tengisöfnun (LACP) eða virka-biðstöðvun. Tvöfaldar-gáttar NIC eru -hagkvæmara en tvö stakt-gáttarkort.

 

 

Algeng NIC mistök (og hvernig á að forðast þau)

Að kaupa 10G RJ45 NIC fyrir gagnaver.10GBASE-T NICs eyða 2–5W meira afli á hverja tengi en SFP+ NIC og framleiða umtalsvert meiri hita. Í rekki með 40 netþjónum er það 80–200W af óþarfa hitauppstreymi. Notaðu10G SFP+ senditækimeð SFP+ NIC í staðinn.

Hunsa uppfærslur á fastbúnaði og reklum.NIC vélbúnaðarvillur valda hljóðlausu pakkafalli, CRC villum og afköstum. Seljendur gefa út mikilvæga fastbúnaðarplástra sem oft eru ekki notaðir vegna þess að NIC "virðist virka vel."

Misræmi NIC hraða og skiptihöfn hraða.25G NIC tengt við 10G rofatengi mun sjálfkrafa-semja niður í 10G - en sum NIC höndla þetta illa, sem leiðir til flaksandi tengil eða CRC villur. Staðfestu alltaf hraðasamhæfi eða notaðu samsvarandi búnað.

 

 

Algengar spurningar

Hver er munurinn á NIC og LOM?

LOM (LAN á móðurborði) er grunnnetstýring sem er innbyggð í móðurborð miðlarans og býður venjulega upp á 1G eða 10G Base-T tengingu. Sérstakt NIC kort veitir meiri hraða (25G–400G), háþróaða afhleðslu eins og SR-IOV og optíska viðmótsvalkosti til notkunar með trefjumsenditækiogDAC/AOC snúrur.

Get ég notað senditæki frá þriðju-aðila í NIC?

Já. Flest NIC frá Intel, Mellanox/NVIDIA og Broadcom samþykkja MSA-þriðju aðila-samhæftoptísk senditæki. Hins vegar gæti sum NIC vélbúnaðar birt viðvaranir um samhæfni. Virtir birgjar útvega senditæki sem eru kóðaðir fyrir tiltekin NIC vörumerki til að tryggja hreinan rekstur.

Hvaða NIC hraða þarf ég fyrir gervigreind og vélanám?

Fyrir GPU þjálfunarklasa (NVIDIA H100, A100 eða svipað) þarf hver hnút venjulega200Geða 400G RDMA-næm NIC (RoCEv2) til að koma í veg fyrir að netið komi í veg fyrir flöskuháls-dregur úr hallasamstillingu. Vinnuálag sem þjónar ályktunum er minna krefjandi og getur oft starfað á 25G–100G eftir stærð líkansins og afköstum beiðninnar. Paraðu þjálfunar NIC við400G QSFP-DD einingarfyrir hryggtengingar, eða notkun100G QSFP28 senditækifyrir blað-til-miðlaratengla í smærri klösum.

Er SmartNIC þess virði aukakostnaðarins?

Fyrir skýjaveitur og stór fyrirtæki sem keyra mikið netkerfisvirðingarvæðingu, já - SmartNICs geta endurheimt 4–8 örgjörvakjarna á hvern netþjón með því að afhlaða sýndarrofi, öryggis- og fjarmælingaaðgerðum. Fyrir staðlaða-uppsetningu á staðnum með hóflegri sýndarvæðingu er venjulega nægjanlegt NIC með SR-IOV stuðningi.

Hvernig tengi ég NIC við ljósleiðara?

NIC með SFP+, SFP28, QSFP28 eða QSFP-DD tengi þurfa samsvörunoptísk senditækiseiningtil að tengjast trefjum. Settu senditækið í NIC tengið og tengdu síðan viðeiganditrefjasnúra - LC tvíhliðafyrir SFP-gerð tengi,MPO/MTPfyrir samhliða QSFP-ljóstækni. Fyrir stutta-fjarlægðartengla innan rekki, aDAC snúruútilokar þörfina fyrir bæði senditæki og trefjar.