Контроллер сетевого интерфейса

редактировать
Контроллер сетевого интерфейса
Сетевая карта.jpg Плата контроллера сетевого интерфейса 1990-х годов Ethernet, которая подключается к материнской плате через теперь устаревшее шина ISA. Эта комбинированная карта оснащена разъемом BNC (слева) для использования в (теперь устаревших) сетях 10BASE2, и разъемом 8P8C (справа) для использования в 10BASE-T сети.
Подключается кматеринской плате через один из:

Сеть через один из:

СкоростиПолная -дуплекс или полудуплекс :. 10 Мбит / с. 100 Мбит / с. 1 Гбит / с. Полнодуплекс :. 2,5 Гбит / с. 5 Гбит / с. 10 Гбит / с. до 160 Гбит / с
Обычные производителиIntel. Realtek. Broadcom (включает прежние Avago, Emulex ). Marvell Technology Group. Cavium (ранее QLogic ). Mellanox. Chelsio

A контроллер сетевого интерфейса (NIC, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер, сетевой адаптер или физический сетевой интерфейс, и в аналогичных терминах) является компьютерное оборудование компонент, который соединяет компьютер с компьютерной сетью.

Ранние контроллеры сетевого интерфейса обычно реализовывались на платах расширения, которые подключались к компьютерная шина. Низкая стоимость и повсеместное распространение стандарта Ethernet означает, что большинство новых компьютеров имеют сетевой интерфейс, встроенный в материнскую плату.

. Современные контроллеры сетевого интерфейса предлагают расширенные функции, такие как прерывание и DMA интерфейсы с процессорами хоста, поддержка нескольких очередей приема и передачи, разделение на несколько логических интерфейсов и обработка сетевого трафика на контроллере, такая как механизм разгрузки TCP.

Содержание

  • 1 Цель
  • 2 Реализация
  • 3 Производительность и расширенная функциональность
  • 4 См. Также
  • 5 Примечания
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Цель

Сеть Контроллер реализует электронную схему, необходимую для связи с использованием определенного стандарта физического уровня и уровня канала передачи данных, такого как Ethernet или Wi-Fi. Это обеспечивает основу для полного сетевого стека протоколов , позволяя осуществлять обмен данными между компьютерами в одной и той же локальной сети (LAN) и крупномасштабную сетевую связь через протоколы маршрутизации, например Интернет-протокол (IP).

Сетевая карта позволяет компьютерам обмениваться данными по компьютерной сети либо с помощью кабеля, либо по беспроводной сети. Сетевая карта является устройством как физического уровня, так и уровня канала передачи данных, поскольку она обеспечивает физический доступ к сетевой среде и для IEEE 802 и аналогичных сетей обеспечивает систему адресации низкого уровня за счет использования MAC-адреса, которые однозначно назначаются сетевым интерфейсам.

Реализация

12 ранних 8-битных и 16-битных сетевых карт ISA для ПК. Самая нижняя правая карта представляет собой раннюю беспроводную сетевую карту, а центральная карта с частичной бежевой пластиковой крышкой - это PSTN модем.

. Сетевые контроллеры изначально были реализованы как карты расширения, которые подключались к компьютерной шине. Низкая стоимость и повсеместное распространение стандарта Ethernet означает, что большинство новых компьютеров имеют контроллер сетевого интерфейса, встроенный в материнскую плату. Более новые материнские платы server могут иметь несколько встроенных сетевых интерфейсов. Возможности Ethernet либо интегрированы в материнскую плату набор микросхем, либо реализуются через недорогой выделенный чип Ethernet. Отдельная сетевая карта обычно больше не требуется, если не требуются дополнительные независимые сетевые подключения или не используется какой-либо тип сети, отличный от Ethernet. Общая тенденция в компьютерном оборудовании заключается в интеграции различных компонентов систем на микросхеме, и это также применяется к сетевым интерфейсным картам.

Сетевой контроллер Ethernet обычно имеет разъем 8P8C, к которому подключен сетевой кабель. Старые сетевые карты также обеспечивали соединения BNC или AUI. Сетевые контроллеры Ethernet обычно поддерживают варианты 10 Мбит / с Ethernet, 100 Мбит / с Ethernet и 1000 Мбит / с Ethernet. Такие контроллеры обозначаются как 10/100/1000, что означает, что они могут поддерживать скорости передачи данных 10, 100 или 1000 Мбит / с. 10 Gigabit Ethernet также доступны сетевые карты, и с ноября 2014 года они начинают быть доступны на материнских платах компьютеров.

A Qlogic QLE3442-CU SFP + с двумя портами NIC

Модульные конструкции, такие как SFP и SFP +, очень популярны, особенно для волоконно-оптической связи. Они определяют стандартную розетку для медиа-зависимых трансиверов, поэтому пользователи могут легко адаптировать сетевой интерфейс к своим потребностям.

Светодиоды, расположенные рядом с сетевым разъемом или встроенные в него, информируют пользователя о том, подключена ли сеть и когда происходит активность данных.

Сетевая карта может использовать один или несколько из следующих методов, чтобы указать доступность пакетов для передачи:

Сетевые карты могут использовать один или несколько из следующих методов для передача пакетных данных:

  • Программируемый ввод / вывод, при котором ЦП перемещает данные в или из сетевой карты в память.
  • Прямой доступ к памяти (DMA), когда устройство, отличное от ЦП, предполагает управление системной шиной для перемещения данных в или из сетевой карты в память. Это снимает нагрузку с ЦП, но требует больше логики на карте. Кроме того, буфер пакетов на сетевом адаптере может не потребоваться, и задержка может быть уменьшена.

Производительность и расширенные функции

Сетевой интерфейс ATM. Intel 82574L Gigabit Ethernet NIC, карта PCI Express × 1, которая предоставляет две аппаратные очереди приема

Сетевые адаптеры с несколькими очередями обеспечивают несколько очередей передачи и приема , позволяя получать пакеты NIC должен быть назначен одной из его очередей приема. NIC может распределять входящий трафик между очередями приема, используя хэш-функцию . Каждой очереди приема назначается отдельное прерывание ; перенаправляя каждое из этих прерываний на разные процессоры или ядра процессора, обработка запросов прерывания, инициируемых сетевым трафиком, полученным одной сетевой картой, может быть распределена, повышая производительность.

Аппаратное распределение прерываний, описанное выше, называется масштабированием на стороне приема (RSS). Также существуют чисто программные реализации, такие как управление принимаемыми пакетами (RPS) и управление потоком приема (RFS). Дальнейшее улучшение производительности может быть достигнуто путем маршрутизации запросов прерывания к процессорам или ядрам, выполняющим приложения, которые являются конечными адресатами для сетевых пакетов, которые генерируют прерывания. Этот метод улучшает Локальность ссылки и приводит к более высокой общей производительности, уменьшению задержки и лучшему использованию оборудования благодаря более высокому использованию кэшей ЦП и меньшему количеству требуемых переключателей контекста. Примерами таких реализаций являются RFS и Intel Flow Director.

С помощью сетевых адаптеров с несколькими очередями дополнительные улучшения производительности могут быть достигнуты путем распределения исходящего трафика между различными очередями передачи. Назначая разные очереди передачи разным ЦП или ядрам ЦП, можно избежать конфликтов внутри операционной системы. Этот подход обычно называется управлением пакетами передачи (XPS).

Некоторые продукты поддерживают разделение сетевых карт (NPAR, также известное как разделение портов), которое использует виртуализацию SR-IOV для разделения одного Сетевая карта 10 Gigabit Ethernet на несколько дискретных виртуальных сетевых карт с выделенной полосой пропускания, которые представлены микропрограммному обеспечению и операционной системе как отдельные функции устройства PCI.

механизм разгрузки TCP - это технология, используемая в некоторых сетевых интерфейсах для разгрузки обработки весь стек TCP / IP к сетевому контроллеру. Он в основном используется с высокоскоростными сетевыми интерфейсами, такими как Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet, для которых накладные расходы обработки сетевого стека становятся значительными.

Некоторые сетевые адаптеры предлагают интегрированные программируемые на месте массивы вентилей. (FPGA) для программируемой пользователем обработки сетевого трафика до того, как он достигнет главного компьютера, что позволяет значительно сократить задержки в чувствительных ко времени рабочих нагрузках. Более того, некоторые сетевые карты предлагают полные TCP / IP-стеки с малой задержкой, работающие на интегрированных FPGA, в сочетании с библиотеками пользовательского пространства, которые перехватывают сетевые операции, обычно выполняемые ядром операционной системы ; Сетевой стек OpenOnload с открытым исходным кодом Solarflare, работающий в Linux, является примером. Этот вид функций обычно называется сетью на уровне пользователя.

См. Также

Примечания

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-31 04:56:39
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте