ناگفته هاي اترنت گيگابيتي
بسياري از کاربران، هيچ عجله اي براي ارتقاء شبکه هاي خانگي خود از 100Mb/s به سرعت گيگابيتي ندارند و اين واقعيت با در نظر گرفتن مدت زماني که در انتظار براي جابجائي فايلهاي خود صرف مي کنند، عجيب به نظر مي رسد. وضعيت فوق مي تواند به اين مسئله مربوط باشد که وقتي کاربران هزينه اي را براي ارتقاء تجهيزات خود پرداخت مي کنند، قطعاتي را در نظر مي گيرند که يک افزايش عملکرد فوري در نرم افزارهاي کاربردي و بازيها را برايشان به همراه داشته باشند. صرف هزينه براي خريد مواردي نظير کارتهاي ويديوئي، CPUها و حتي تجهيزات جانبي، به خريد اسباب بازيهائي براي خودمان شباهت دارد. به دلايل گوناگوني، تجهيزات شبکه همين سطح از هيجان را در کاربران ايجاد نمي کنند. بنابراين، براي آنها بسيار دشوار است پولي که به سختي بدست آورده اند را براي خريد چيزي صرف کنند که بيشتر به يک سرمايه گذاري زيرساختاري شباهت دارد، نه يک هديه تولد پيشرفته براي خودشان.
با اينحال، شبکه سازي باند پهن بطور اجتناب ناپذيري آشکار مي سازد که اگر براي وقت خود ارزش قائل هستيم، سرعت 100Mb/s ديگر نمي تواند از عهده کارهاي امروزي برآيد. تقريبا تمام سيستمهائي که ما در خانه از آنها استفاده مي کنيم از قبل به کنترلرهاي شبکه گيگابيتي توکار بر روي مادربردهاي خود مجهز هستند و حالا بايد به ليست خريد ساير سخت افزارهاي مورد نياز خود براي ارتقاء شبکه مان به سرعت گيگابيتي کامل، نگاهي بيندازيم.
پس از آنکه ما تمام قطعات مورد نياز را جمع آوري کرديم، مي دانستيم که کپي يک فايل بزرگ بر روي تجهيزات 100 مگابيت بر ثانيه اي قديمي تقريبا يک دقيقه و 30 ثانيه طول مي کشيد. پس از ارتقاء به شبکه گيگابيتي، انتقال همين فايل تقريبا به 40 ثانيه زمان نياز داشت. البته اين بهبود چشمگير در عملکرد به حساب مي آمد ولي يقينا با تفاوت 10 برابري سرعتهاي 100Mb/s و 1Gb/s هيچ شباهتي نداشت.
دومين پيش نياز، اين است که کابل شبکه نيز بايد با ساختار گيگابيتي سازگار باشد. اين تصور غلط در عموم بوجود آمده است که شبکه هاي گيگابيتي به کابلهاي کلاس Category 5e(Cat 5e) نياز دارند، اما در واقع حتي کابلهاي قديمي تر Cat 5 نيز از اين قابليت برخوردار مي باشند. با اينجال، کابل Cat 5e از مشخصات تداخل الکترومغناطيسي بسيار بهتري برخوردار بوده و به همين دليل گزينه بهتري براي شبکه سازي گيگابيتي به حساب مي آيد، خصوصا وقتي از کابلهائي با طول بيشتر استفاده مي کنيد. در واقع، کابل Cat 5e احتمالا ارزانترين کابلي است که امروزه مي توانيد تهيه نمائيد، زيرا کابلهاي قديمي ترCat 5e عملا منسوخ شده است. مشخصات کابلهاي جديدتر و گرانتر Cat 6 نيز براي کاربردهاي گيگابيتي تا حدودي اضافي به نظر مي رسد. ما در ادامه اين مقاله به مقايسه عملکرد کابلهاي Cat 5e و Cat 6 خواهيم پرداخت تا از اين موضوع اطمينان پيدا کنيم. سومين و احتمالا گرانترين قطعه در يک شبکه گيگابيتي، يک هاب/ سوئيچ/ روتر گيگابيتي است. البته يک سوئيچ يا روتر گيگابيتي يقينا از ارجحيت بيشتري برخوردار خواهد بود، زيرا يک هاب تا حدودي به يک ابزار "بي مغز" شباهت دارد که تمام پهناي باند شبکه را در بين تمام درگاه هاي خود به اشتراک مي گذارد که اين مسئله مي تواند برخوردهاي فراواني را در بين بسته هاي داده ايجاد نمايد و در چنين شرايطي سرعت شبکه شما کاهش مي يابد. يک سوئيچ گيگابيتي بايد بعنوان حداقل ملزومات براي افرادي که به عملکرد شبکه خود اهميت مي دهند در نظر گرفته شود، زيرا بسته هاي شبکه را تنها به درگاه مقتضي هدايت مي کنند که در نتيجه سرعت بالاتري را نسبت به يک هاب فراهم خواهند کرد. يک روتر نيز در سطح ارجحيت بالاتري قرار مي گيرد، زيرا علاوه بر برخورداري از قابليتهاي سوئيچينگ، مي تواند LAN شما را به اينترنت نيز متصل نمايد. بسياري از کاربراني که در منزل خود از يک LAN استفاده مي کنند، احتمالا مزاياي يک روتر را درک کرده اند و به همين دليل يک روتر گيگابيتي مي تواند يک گزينه جذاب در نظر گرفته شود.
ما درباره 1000 مگابيت صحبت مي کنيم، نه 1000 مگابايت. هر بايت واحد از 8 بيت تشکيل شده است و در نتيجه شما با يک محاسبه ساده متوجه خواهيد شد که 1000000000 بيت تقسيم بر 8 بيت براي هر بايت مساوي است با 125000000 بايت. هر مگابايت تقريبا از يک ميليون بايت تشکيل شده است و به همين دليل يک شبکه گيگابيتي بايد بتواند يک حداکثر توان انتقال تئوري در حدود 125 مگابايت بر ثانيه را تحويل دهد.
با در نظر گرفتن اين انتظارات، ما يک فايل را بر روي شبکه گيگابيتي خود جابجا نموده و سرعت آن را بررسي مي کنيم تا ببينيم چقدر به رقم محاسباتي 125 مگابايت بر ثانيه نزديک است. ما در اينجا از يک شبکه با ماشينهاي شگفت انگيز استفاده نمي کنيم، بلکه آزمايش عملا بر روي يک شبکه خانگي واقعي با تجهيزات نه چندان جديد، (ولي آراسته) انجام مي شود.
پس از 5 بار کپي کردن يک فايل 4/3 گيگابايتي از يک PC در اين شبکه خانگي به يک ماشين ديگر، به سرعت متوسط 35/8 مگابيت بر ثانيه رسيديم. اين عدد تقريبا 35 درصد سرعت تئوريک 125 مگابيت بر ثانيه اي يک شبکه گيگابيتي به حساب مي آيد.
اولين محدوديتي که بايد در نظر بگيريد، اينترفيس کنترلر شبکه گيگابيتي با سيستم شما است. اگر از کنترلري استفاده مي کنيد که بر روي يک گذرگاه قديمي ترPCI نصب شده است، توان عملياتي تئوريکي معادل 133 مگابايت بر ثانيه را در اختيار خواهد داشت. در حاليکه اين مقدار براي ملزومات 125 مگابيت بر ثانيه اي اترنت گيگابيتي کافي به نظر مي رسد، به ياد داشته باشيد که پهناي باند گذرگاه PCI در سراسر سيستم به اشتراک گذاشته مي شود. هر کارت PCI الحاقي و همچنين تمام منابع سيستم، اين پهناي باند را به اشتراک خواهند گذاشت که پهناي باند قابل دسترسي براي کارت شبکه را محدود مي سازد. بر روي سيستمهاي جديدتر PCIe) PCI) Express، اين موضوع به هيچ وجه مشکل ساز نخواهد بود زيرا هر مسير PCIe حداقل پهناي باندي معادل مگابايت بر ثانيه را بطور انحصاري در اختيار کنترلر قرار مي دهد.
موضوع ديگري که غالبا در مشکوک به نظر مي رسد، کابل کشي شبکه است. غالبا ادعا مي شود که اگر کابلهاي شبکه شما از نزديکي کابلها و يا سيمهاي برق (که باعث ايجاد تداخل مي شوند) عبور کنند، پائين بودن سرعت شبکه شما را تضمين خواهند نمود. استفاده از کابلهاي طولاني تر نيز مشکل ساز خواهد بود زيرا کابلهاي مسي Cat 5e تنها براي طولهاي 100 متري تائيد شده اند.
البته در اين بين نبايد نقش سيستم عامل را نيز فراموش کنيد. در حاليکه احتمالا بعيد است که اين سيستم عامل اين روزها بر روي يک شبکه گيگابيتي مورد استفاده قرار گيرد، ولي نبايد فراموش کنيد که Windows 98 SE (و سيستمهاي عامل قديمي تر) نمي تواند از اترنت گيگابيتي بهره مند شود زيرا پشته TCP/IP آن تنها از اتصالات 100 مگابيت بر ثانيه اي با بالاترين پتانسيل خود استفاده مي کند. Windows 2000 و سيستمهاي عامل جديدتر در فهرست شرکت کنندگان خوش شانس قرار مي گيرند، هر چند که ممکن است براي رساندن سيستمهاي عامل قديمي تر اين گروه به بالاترين سطح عملکرد ممکن مجبور شويد تنظيمات بيشتري را بر روي آنها انجام دهيد. ما براي آزمايشهاي خود از ويندوز ويستا 32 بيتي استفاده مي کنيم و با وجود آنکه ويندوز ويستا در بعضي از جنبه ها داراي شهرت بدي مي باشد، اما براي شبکه سازي گيگابيتي کاملا بهينه سازي شده است.
در نظر بگيريد که يک درايو ديسک سخت مدرن 500 گيگابايتي عادي احتمالا قادر خواهد بود نرخهاي انتقال داده اي در حدود 65 مگابايت بر ثانيه را حفظ کند. در حاليکه انتقال در ابتداي درايو بطور چشمگيري سريعتر مي باشد، اما در ادامه به تدريج کندتر خواهد شد. داده هائي که در انتهاي درايو قرار گرفته اند بسيار کندتر خوانده مي شوند و احتمالا نرخ انتقال آن را به چيزي در حدود 45 مگابايت در ثانيه مي رسانند.
- پردازنده: (Intel Core 2 Duo E6750(Conroe ،2.66 GHz، FSB-1333 ، 4 MB Cache
-مادربرد: Asus P5K، Intel P35 ، BIOS 0902
- شبکه سازي: کنترل LAN گيگابيتي Abit (Onboard)
- حافظه: 4 گيگابايت Wintec Ampo PC2- 6400 2x 2.048 15at 1.8 V-5-5667, CL 5-MB, DDR2
- کارت گرافيکي: ASUS GeForce GTS 250 Dark Knight 1 GB GDDR3
- درايو ديسک سخت 1:Seagate Barracuda ST3320620AS 320 GB، 7200 RPM، 16 MB Cache SATA 300
- درايو ديسک سخت 2: 2x Hitachi Deskstar 0A-38016 in RAID1 7,200 RPM, 16 MB Cache SATA 3.0 Gb/s
-منبع تغذيه:Aerocool Zerodba 620w 620W ،ATX12V 2.02
2- سيستم کلاينت:
- پردازنده:Intel Core 2 Quad Q6600(Kentsfield) ، 2.7 GHz ، FSB-1200 ،8 MB Cache
- مادربرد: MSIP7NSLIPlatinum Nvidia nForce 750i، BIOS A2
-شبکه سازي: اترنت گيگابيتي nForce 750i (Onboard
- حافظه: 4 گيگابايت A-Data EXTREME DDR2 2x18 at 1.8 V-5-5-800، CL 5-2.048 MB، DDR2
-کارت گرافيکي:MSI GTX260 Lightning 1792 MB GDDR3
- درايو ديسک سخت1: WD Caviar WD50 00AAJS-00YFA، 500 GB، 7200 RPM ، 8 MB cache، SATA 3.0 GB/s
3- سوئيچ شبکه:
D-Link DGS-1008D 8-Port 10/100/1000 Unmanaged Gigabit Desktop Switch
4- نرم افزارها و درايورها:
- سيستم عامل:Microsoft Windows Vista Ultimate bit-32 6.0.6001، SP1
- نسخه DirectX:DirectX 10
-درايور گرافيکي :Nvidia GeForce 185.85
5- آزمايش هاي مقايسه اي:
-Nodesoft Diskbench: نسخه 2.50.5 (آزمايش مقايسه اي کپي، ايجاد، قرائت و عمليات دسته اي فايل)
- SiSoftware Sandra 2009 SP3: نسخه 2009.4.15.92 (CPU Arithmetic/Multimedia، Memory Bandwidth Benchmark
دو PC در شبکه گيگابيتي دنياي واقعي ما شرکت دارند. ماشين اول که آن را سرور مي ناميم داراي دو درايو است. درايو اصلي اين سيستم يک Seagate Barracuda ST3320620AS 320 گيگابايتي است که دو سال از عمر آن مي گذرد. اين سرور بعنوان يک ابزار (network-attached storage(NAS براي يک آرايه RAID که از دو درايو ديسک سخت Hitachi Desktar 0A-38016 يک ترابايتي که در پيکربندي آئينه اي (RAID 1) قرار گرفته اند، عمل مي کند.
دومين PC بر روي شبکه که ما آن را کلاينت ناميده ايم، تنها يک درايو دارد: يک Western Digital Caviar 00AAJS-00YFA 500 گيگابايتي که تقريبا 6 ماه از عمر آن مي گذرد.
ما ابتدا به آزمايش سرعت درايوهاي C، هر دو کامپيوتر سرور و کلاينت خواهيم پرداخت تا ببينيم که چه نوع عملکرد Read را مي توانيم از آنها انتظار داشته باشيم. ما براي اين منظور از آزمايش مقايسه اي درايو ديسک سخت SiSoftware Sandra 2009 استفاده خواهيم کرد:
درست در ابتداي راه اميدهاي ما براي دستيابي به سرعتهاي انتقال فايل گيگابيتي کاملا از بين مي روند. حداکثر سرعت Read هر دو درايو ديسک سخت منفرد ما در شرايط ايده آل تنها به 75 مگابايت بر ثانيه مي رسد. از آنجائيکه اين آزمايش در شرايط واقعي انجام شده و تقريبا 60 درصد از ظرفيت درايوها پر هستند، مي توانيم سرعتهاي Read نزديک تر به شاخص 65 مگابايت بر ثانيه اي که در هر دو درايو مورد آزمايش مشترک هستند را انتظار داشته باشيم.
بنابراين ما بايد بتوانيم يک نرخ انتقال نزديک به 88 مگابايت بر ثانيه اي را بر روي شبکه گيگابيتي خود به نمايش بگذاريم، اينطور نيست؟ در واقع اين سرعت به هيچ وجه به سقف 125 مگابايت بر ثانيه اي يک شبکه گيگابيتي نزديک نمي شود، اما بسيار سريعتر از شبکه هاي 100 مگابيت بر ثانيه اي خواهد بود که با يک سقف 12/5 مگابايت بر ثانيه مواجه هستند. بنابراين، 88 مگابايت بر ثانيه مي تواند تجربه بسيار خوبي باشد.
عجله نکنيد. تنها به اين دليل که درايوهاي ما مي توانند داده ها را با چنين سرعتي بخوانند، نمي توانيم نتيجه گيري کنيم که سرعت آنها براي نوشتن داده ها در شرايط واقعي نيز به همين اندازه است. اجازه بدهيد چند آزمايش Write ديسک را اجرا کنيم، پيش از آنکه حتي استفاده از شبکه را براي مشاهده آنچه روي مي دهد، آغاز نمائيم. ما کار را با ماشين سرور و کپي يک فايل Image 3/4 گيگابايتي از آرايه سريع RAID به درايو 320 گيگابايتي آغاز مي کنيم و سپس همين کار را در مسير مخالف تکرار مي نمائيم. در مرحله بعد، سرعت کپي شدن يک فايل از درايو D: ماشين کلاينت به درايو C: آن را اندازه گيري خواهيم کرد.
خوب اين همان چيزي است که در دنياي واقعي اتفاق مي افتد: تنها اندکي بيش از يکسال از عمر درايو C: اين سيستم مي گذرد، تقريبا 60 درصد آن پر شده است و احتمالا تا حدودي دچار پراکندگي اطلاعات (Fragmention) مي باشد. به هر حال به هيچ وجه نمي توانيم آن را در هنگام نوشتن اطلاعات، يک هيولاي سرعت به حساب آوريم. البته عوامل ديگري نظير سرعت سيستم و حافظه نيز بطور کلي در اين فرآيند دخالت دارند. در مورد آرايه RAID 1، مي توانيم بگوئيم که از سخت افزار نسبتا جديدي تشکيل شده است اما از آنجائيکه يک آرايه Redundant به حساب مي آيد، بايد داده ها را بطور همزمان بر روي دو درايو بنويسد که باعث مي شود با افت شديدي در عملکرد Write مواجه گردد. در حاليکه RAID 1 مي تواند عملکرد Read سريعي را فراهم کند، عملکرد Write آن قرباني شده است. بطور جايگزين، ما مي توانستيم از يک RAID0 با درايوهاي Striped استفاده کنيم که عملکرد Read و Write سريعي را فراهم مي کند، اما اگر يکي از درايوها در اين پيکربندي آسيب ببيند، تمام داده هاي شما از دست خواهند رفت. بطور واقع گرايانه، RAID 1 يک گزينه بهتر براي کاربراني به حساب مي آيد که به اندازه کافي براي داده هاي خود ارزش قائل هستند تا يک NAS را راه اندازي کنند.
با در نظر گرفتن اين موضوع، مي توانيم انتظار داشته باشيم که LAN گيگابيتي ما در دنياي واقعي خواهد توانست يک حداکثر سرعت انتقال معادل 73 مگابايت بر ثانيه از NAS RAID 1 به درايو C: کلاينت را به نمايش بگذارد. ما همچنين سرعت انتقال فايلها از درايو C: کلاينت به درايو C: سرور را اندازه گيري خواهيم کرد تا ببينيم که آيا مي توانيم بطور واقع گرايانه اي يک سرعت 40 مگابايت بر ثانيه اي را در اين مسير انتظار داشته باشيم يا خير.
ما شاهد وضعيتي هستيم که انتظاراتمان را منعکس مي نمايد. شبکه گيگابيتي که قادر به ارائه يک نرخ انتقال تئوريک 125 مگابايت بر ثانيه اي مي باشد، داده ها را با بالاترين سرعت ممکن از درايو C: کلاينت انتقال مي دهد، احتمالا چيزي در حدود 65 مگابايت بر ثانيه. با اينحال، همانطور که قبلا نيز نشان داديم، درايو C: سرور قادر است اين داده ها را تنها با سرعت 40 مگابايت بر ثانيه بنويسد.
حال اجازه بدهيد يک فايل را از آرايه سريع RAID به درايو C: کامپيوتر کلاينت انتقال دهيم.
متاسفانه هيچيک از اين اعداد به حداکثر پهناي باند تئوريک 125 مگابايت بر ثانيه اي اترنت گيگابيتي نزديک نمي شوند. اما آيا راهي وجود دارد تا حداکثر سرعت شبکه خود را آزمايش کنيم؟ البته، اما نه در شرايط دنياي واقعي. کاري که مي خواهيم انجام دهيم، يک انتقال مستقيم حافظه به حافظه بر روي شبکه است تا تمام محدوديتهاي پهناي باند درايوهاي ديسک سخت را حذف نمائيم.
براي انجام اينکار، ما يک درايو RAM 1 گيگابايتي را بر روي هر دو کامپيوتر سرور و کلاينت ايجاد نموده و سپس يک فايل 1 گيگابايتي را از طريق شبکه در بين آنها انتقال مي دهيم. از آنجائيکه حتي کندترين DDR2 RAM نيز بايد بتواند سرعتهائي بيش از 3000 مگابايت بر ثانيه را اداره کند، سرعت واقعي شبکه تنها عامل محدودکننده ما در اين آزمايش به حساب مي آيد.
بنابراين، حالا ما ايده خود را به اثبات رسانده ايم: وقتي نوبت به انتقال فايل بر روي يک شبکه گيگابيتي مي رسد، درايوهاي ديسک سخت کوچکترين مخرج مشترک از نظر عملکرد هستند و به همين دليل نرخ انتقال داده يک شبکه را به سرعت انتقال کندترين درايو ديسک سخت محدود مي کنند.
با پاسخ به اين پرسش بزرگ، تصميم گرفتيم چند آزمايش را در زمينه کابل کشي شبکه انجام دهيم تا کنجکاوي خود را برطرف نمائيم. آيا کابل کشي شبکه يک عامل تعيين کننده است که مي تواند ما را از سرعتهاي شبکه نزديک تر به سقف تئوريک گيگابيتي دور نگهدارد؟
ما 4 آزمايش را اجرا کرده ايم:
بطور خلاصه، آزمايش کابلهاي ما هيچ تفاوت چشمگيري را به نمايش نگذاشت، ولي ما چند نکته جالب را از اين آزمايشها آموختيم:
در عين حال بايد به اين نکته اشاره کنيم که اين متغيرهاي کابل کشي مطلقا هيچ تاثيري بر انتقال داده ها از RAM يک ماشين به RAM ماشين ديگري نداشتند. کاملا آشکار است که چيز ديگري در سيستم باعث محدود شدن عملکرد جادوئي 111 مگابايت بر ثانيه اي شبکه گيگابيتي شده است. همانطور که قبلا نيز اشاره کرديم، بايد مقداري سربار شبکه را نيز در نظر داشته باشيم و به همين دليل نتايج مذکور کاملا قابل قبول هستند.
در شرايط دنياي واقعي، شبکه شديدا با گلوگاه درايوهاي ديسک سخت محدود شده است. در يک سناريوي مصنوعي "حافظه به حافظه"، ما نشان داديم که شبکه گيگابيتي ما سرعتهاي بسيار نزديک به سقف گيگابيتي 125 مگابيت بر ثانيه اي خود را تحويل مي دهد. سرعتهاي معمول "درايو به درايو" در شرايط واقعي احتمالا بر حسب قابليتهاي درايوهاي ديسک سخت به سرعتهائي مابين 20 تا 85 مگابايت بر ثانيه محدود خواهند شد.
ما همچنين به بررسي تاثير مواردي نظير تداخل کابل برق، طول کابل و استفاده از کابلهاي Cat 6 بجاي Cat 5e پرداختيم. در شبکه خانگي کوچک ما، هيچيک از اين موارد واقعا تاثير چشمگيري بر عملکرد شبکه نداشت. با اينحال بايستي تاکيد کنيم که در شبکه هاي بزرگتر و پيچيده تر که از کابلهائي با طول بيشتر استفاده مي کنند، اين عوامل مي توانند به نگرانيهاي جدي تبديل شوند.
در انتها، مي توانيم با اطمينان نتيجه بگيريم که اگر شما فايلهاي زيادي را بر روي شبکه خانگي خود جابجا مي نمائيد، بايستي آن را به يک اترنت گيگابيتي ارتقاء دهيد. اگر قبلا اينکار را انجام نداده ايد، پس از انتقال از شبکه 100 مگابيت بر ثانيه اي به يک شبکه گيگابيتي با يک جهش خوشايند در سرعت مواجه خواهيد شد که نرخ انتقال داده شبکه شما را حداقل تا دو برابر افزايش مي دهد.
اگر شبکه خانگي شما مبتني بر يک NAS باشد که از يک آرايه RAID با کنترلر سخت افزاري استفاده مي کند، اترنت گيگابيتي خواهد توانست عملکرد آن را با نسبتهائي حتي بالاتر از 2 برابر ارتقاء دهد. در آزمايش شبکه دنياي واقعي ما، اين شرايط باعث گرديد تا انتقال يک فايل 4/3 گيگابايتي تنها 1 دقيقه طول بکشد. بر روي يک اتصال 100 مگابيت بر ثانيه اي، کپي کردن همين فايل تقريبا به 6 دقيقه زمان نياز خواهد داشت.
شبکه هاي گيگابيتي در حال تبديل شدن به يک استاندارد قابل دسترسي هستند. حالا همه کاري که بايد انجام دهيم اين است که به درايوهاي ديسک سخت اجازه دهيم به سرعت آنها برسند. از سوي ديگر، مي توانيد به يک شيوه فعال تر تکيه نموده و از قابليتهاي خود براي ايجاد يک آرايه ذخيره سازي که مي تواند محدوديتهاي فناوري HDD امروزي را پشت سر بگذارد، استفاده کنيد. نتيجه مطمئنا دستيابي به يک توان عبور دهي بهتر از شبکه گيگابيتي شما خواهد بود.
منبع:بزرگراه رايانه - شماره 121
با اينحال، شبکه سازي باند پهن بطور اجتناب ناپذيري آشکار مي سازد که اگر براي وقت خود ارزش قائل هستيم، سرعت 100Mb/s ديگر نمي تواند از عهده کارهاي امروزي برآيد. تقريبا تمام سيستمهائي که ما در خانه از آنها استفاده مي کنيم از قبل به کنترلرهاي شبکه گيگابيتي توکار بر روي مادربردهاي خود مجهز هستند و حالا بايد به ليست خريد ساير سخت افزارهاي مورد نياز خود براي ارتقاء شبکه مان به سرعت گيگابيتي کامل، نگاهي بيندازيم.
پس از آنکه ما تمام قطعات مورد نياز را جمع آوري کرديم، مي دانستيم که کپي يک فايل بزرگ بر روي تجهيزات 100 مگابيت بر ثانيه اي قديمي تقريبا يک دقيقه و 30 ثانيه طول مي کشيد. پس از ارتقاء به شبکه گيگابيتي، انتقال همين فايل تقريبا به 40 ثانيه زمان نياز داشت. البته اين بهبود چشمگير در عملکرد به حساب مي آمد ولي يقينا با تفاوت 10 برابري سرعتهاي 100Mb/s و 1Gb/s هيچ شباهتي نداشت.
اينجا چه خبر است؟
يک شبکه گيگابيتي از چه چيزي تشکيل شده است؟
دومين پيش نياز، اين است که کابل شبکه نيز بايد با ساختار گيگابيتي سازگار باشد. اين تصور غلط در عموم بوجود آمده است که شبکه هاي گيگابيتي به کابلهاي کلاس Category 5e(Cat 5e) نياز دارند، اما در واقع حتي کابلهاي قديمي تر Cat 5 نيز از اين قابليت برخوردار مي باشند. با اينجال، کابل Cat 5e از مشخصات تداخل الکترومغناطيسي بسيار بهتري برخوردار بوده و به همين دليل گزينه بهتري براي شبکه سازي گيگابيتي به حساب مي آيد، خصوصا وقتي از کابلهائي با طول بيشتر استفاده مي کنيد. در واقع، کابل Cat 5e احتمالا ارزانترين کابلي است که امروزه مي توانيد تهيه نمائيد، زيرا کابلهاي قديمي ترCat 5e عملا منسوخ شده است. مشخصات کابلهاي جديدتر و گرانتر Cat 6 نيز براي کاربردهاي گيگابيتي تا حدودي اضافي به نظر مي رسد. ما در ادامه اين مقاله به مقايسه عملکرد کابلهاي Cat 5e و Cat 6 خواهيم پرداخت تا از اين موضوع اطمينان پيدا کنيم. سومين و احتمالا گرانترين قطعه در يک شبکه گيگابيتي، يک هاب/ سوئيچ/ روتر گيگابيتي است. البته يک سوئيچ يا روتر گيگابيتي يقينا از ارجحيت بيشتري برخوردار خواهد بود، زيرا يک هاب تا حدودي به يک ابزار "بي مغز" شباهت دارد که تمام پهناي باند شبکه را در بين تمام درگاه هاي خود به اشتراک مي گذارد که اين مسئله مي تواند برخوردهاي فراواني را در بين بسته هاي داده ايجاد نمايد و در چنين شرايطي سرعت شبکه شما کاهش مي يابد. يک سوئيچ گيگابيتي بايد بعنوان حداقل ملزومات براي افرادي که به عملکرد شبکه خود اهميت مي دهند در نظر گرفته شود، زيرا بسته هاي شبکه را تنها به درگاه مقتضي هدايت مي کنند که در نتيجه سرعت بالاتري را نسبت به يک هاب فراهم خواهند کرد. يک روتر نيز در سطح ارجحيت بالاتري قرار مي گيرد، زيرا علاوه بر برخورداري از قابليتهاي سوئيچينگ، مي تواند LAN شما را به اينترنت نيز متصل نمايد. بسياري از کاربراني که در منزل خود از يک LAN استفاده مي کنند، احتمالا مزاياي يک روتر را درک کرده اند و به همين دليل يک روتر گيگابيتي مي تواند يک گزينه جذاب در نظر گرفته شود.
اولين آزمايش: ساختار گيگابيتي قرار بود چقدر سريع باشد؟
ما درباره 1000 مگابيت صحبت مي کنيم، نه 1000 مگابايت. هر بايت واحد از 8 بيت تشکيل شده است و در نتيجه شما با يک محاسبه ساده متوجه خواهيد شد که 1000000000 بيت تقسيم بر 8 بيت براي هر بايت مساوي است با 125000000 بايت. هر مگابايت تقريبا از يک ميليون بايت تشکيل شده است و به همين دليل يک شبکه گيگابيتي بايد بتواند يک حداکثر توان انتقال تئوري در حدود 125 مگابايت بر ثانيه را تحويل دهد.
با در نظر گرفتن اين انتظارات، ما يک فايل را بر روي شبکه گيگابيتي خود جابجا نموده و سرعت آن را بررسي مي کنيم تا ببينيم چقدر به رقم محاسباتي 125 مگابايت بر ثانيه نزديک است. ما در اينجا از يک شبکه با ماشينهاي شگفت انگيز استفاده نمي کنيم، بلکه آزمايش عملا بر روي يک شبکه خانگي واقعي با تجهيزات نه چندان جديد، (ولي آراسته) انجام مي شود.
پس از 5 بار کپي کردن يک فايل 4/3 گيگابايتي از يک PC در اين شبکه خانگي به يک ماشين ديگر، به سرعت متوسط 35/8 مگابيت بر ثانيه رسيديم. اين عدد تقريبا 35 درصد سرعت تئوريک 125 مگابيت بر ثانيه اي يک شبکه گيگابيتي به حساب مي آيد.
عوامل محدودکننده سرعت
اولين محدوديتي که بايد در نظر بگيريد، اينترفيس کنترلر شبکه گيگابيتي با سيستم شما است. اگر از کنترلري استفاده مي کنيد که بر روي يک گذرگاه قديمي ترPCI نصب شده است، توان عملياتي تئوريکي معادل 133 مگابايت بر ثانيه را در اختيار خواهد داشت. در حاليکه اين مقدار براي ملزومات 125 مگابيت بر ثانيه اي اترنت گيگابيتي کافي به نظر مي رسد، به ياد داشته باشيد که پهناي باند گذرگاه PCI در سراسر سيستم به اشتراک گذاشته مي شود. هر کارت PCI الحاقي و همچنين تمام منابع سيستم، اين پهناي باند را به اشتراک خواهند گذاشت که پهناي باند قابل دسترسي براي کارت شبکه را محدود مي سازد. بر روي سيستمهاي جديدتر PCIe) PCI) Express، اين موضوع به هيچ وجه مشکل ساز نخواهد بود زيرا هر مسير PCIe حداقل پهناي باندي معادل مگابايت بر ثانيه را بطور انحصاري در اختيار کنترلر قرار مي دهد.
موضوع ديگري که غالبا در مشکوک به نظر مي رسد، کابل کشي شبکه است. غالبا ادعا مي شود که اگر کابلهاي شبکه شما از نزديکي کابلها و يا سيمهاي برق (که باعث ايجاد تداخل مي شوند) عبور کنند، پائين بودن سرعت شبکه شما را تضمين خواهند نمود. استفاده از کابلهاي طولاني تر نيز مشکل ساز خواهد بود زيرا کابلهاي مسي Cat 5e تنها براي طولهاي 100 متري تائيد شده اند.
البته در اين بين نبايد نقش سيستم عامل را نيز فراموش کنيد. در حاليکه احتمالا بعيد است که اين سيستم عامل اين روزها بر روي يک شبکه گيگابيتي مورد استفاده قرار گيرد، ولي نبايد فراموش کنيد که Windows 98 SE (و سيستمهاي عامل قديمي تر) نمي تواند از اترنت گيگابيتي بهره مند شود زيرا پشته TCP/IP آن تنها از اتصالات 100 مگابيت بر ثانيه اي با بالاترين پتانسيل خود استفاده مي کند. Windows 2000 و سيستمهاي عامل جديدتر در فهرست شرکت کنندگان خوش شانس قرار مي گيرند، هر چند که ممکن است براي رساندن سيستمهاي عامل قديمي تر اين گروه به بالاترين سطح عملکرد ممکن مجبور شويد تنظيمات بيشتري را بر روي آنها انجام دهيد. ما براي آزمايشهاي خود از ويندوز ويستا 32 بيتي استفاده مي کنيم و با وجود آنکه ويندوز ويستا در بعضي از جنبه ها داراي شهرت بدي مي باشد، اما براي شبکه سازي گيگابيتي کاملا بهينه سازي شده است.
در نظر بگيريد که يک درايو ديسک سخت مدرن 500 گيگابايتي عادي احتمالا قادر خواهد بود نرخهاي انتقال داده اي در حدود 65 مگابايت بر ثانيه را حفظ کند. در حاليکه انتقال در ابتداي درايو بطور چشمگيري سريعتر مي باشد، اما در ادامه به تدريج کندتر خواهد شد. داده هائي که در انتهاي درايو قرار گرفته اند بسيار کندتر خوانده مي شوند و احتمالا نرخ انتقال آن را به چيزي در حدود 45 مگابايت در ثانيه مي رسانند.
سيستمهاي آزمايشي
- پردازنده: (Intel Core 2 Duo E6750(Conroe ،2.66 GHz، FSB-1333 ، 4 MB Cache
-مادربرد: Asus P5K، Intel P35 ، BIOS 0902
- شبکه سازي: کنترل LAN گيگابيتي Abit (Onboard)
- حافظه: 4 گيگابايت Wintec Ampo PC2- 6400 2x 2.048 15at 1.8 V-5-5667, CL 5-MB, DDR2
- کارت گرافيکي: ASUS GeForce GTS 250 Dark Knight 1 GB GDDR3
- درايو ديسک سخت 1:Seagate Barracuda ST3320620AS 320 GB، 7200 RPM، 16 MB Cache SATA 300
- درايو ديسک سخت 2: 2x Hitachi Deskstar 0A-38016 in RAID1 7,200 RPM, 16 MB Cache SATA 3.0 Gb/s
-منبع تغذيه:Aerocool Zerodba 620w 620W ،ATX12V 2.02
2- سيستم کلاينت:
- پردازنده:Intel Core 2 Quad Q6600(Kentsfield) ، 2.7 GHz ، FSB-1200 ،8 MB Cache
- مادربرد: MSIP7NSLIPlatinum Nvidia nForce 750i، BIOS A2
-شبکه سازي: اترنت گيگابيتي nForce 750i (Onboard
- حافظه: 4 گيگابايت A-Data EXTREME DDR2 2x18 at 1.8 V-5-5-800، CL 5-2.048 MB، DDR2
-کارت گرافيکي:MSI GTX260 Lightning 1792 MB GDDR3
- درايو ديسک سخت1: WD Caviar WD50 00AAJS-00YFA، 500 GB، 7200 RPM ، 8 MB cache، SATA 3.0 GB/s
3- سوئيچ شبکه:
D-Link DGS-1008D 8-Port 10/100/1000 Unmanaged Gigabit Desktop Switch
4- نرم افزارها و درايورها:
- سيستم عامل:Microsoft Windows Vista Ultimate bit-32 6.0.6001، SP1
- نسخه DirectX:DirectX 10
-درايور گرافيکي :Nvidia GeForce 185.85
5- آزمايش هاي مقايسه اي:
-Nodesoft Diskbench: نسخه 2.50.5 (آزمايش مقايسه اي کپي، ايجاد، قرائت و عمليات دسته اي فايل)
- SiSoftware Sandra 2009 SP3: نسخه 2009.4.15.92 (CPU Arithmetic/Multimedia، Memory Bandwidth Benchmark
آزمايش درايوها: تعيين انتظارات
دو PC در شبکه گيگابيتي دنياي واقعي ما شرکت دارند. ماشين اول که آن را سرور مي ناميم داراي دو درايو است. درايو اصلي اين سيستم يک Seagate Barracuda ST3320620AS 320 گيگابايتي است که دو سال از عمر آن مي گذرد. اين سرور بعنوان يک ابزار (network-attached storage(NAS براي يک آرايه RAID که از دو درايو ديسک سخت Hitachi Desktar 0A-38016 يک ترابايتي که در پيکربندي آئينه اي (RAID 1) قرار گرفته اند، عمل مي کند.
دومين PC بر روي شبکه که ما آن را کلاينت ناميده ايم، تنها يک درايو دارد: يک Western Digital Caviar 00AAJS-00YFA 500 گيگابايتي که تقريبا 6 ماه از عمر آن مي گذرد.
ما ابتدا به آزمايش سرعت درايوهاي C، هر دو کامپيوتر سرور و کلاينت خواهيم پرداخت تا ببينيم که چه نوع عملکرد Read را مي توانيم از آنها انتظار داشته باشيم. ما براي اين منظور از آزمايش مقايسه اي درايو ديسک سخت SiSoftware Sandra 2009 استفاده خواهيم کرد:
درست در ابتداي راه اميدهاي ما براي دستيابي به سرعتهاي انتقال فايل گيگابيتي کاملا از بين مي روند. حداکثر سرعت Read هر دو درايو ديسک سخت منفرد ما در شرايط ايده آل تنها به 75 مگابايت بر ثانيه مي رسد. از آنجائيکه اين آزمايش در شرايط واقعي انجام شده و تقريبا 60 درصد از ظرفيت درايوها پر هستند، مي توانيم سرعتهاي Read نزديک تر به شاخص 65 مگابايت بر ثانيه اي که در هر دو درايو مورد آزمايش مشترک هستند را انتظار داشته باشيم.
بنابراين ما بايد بتوانيم يک نرخ انتقال نزديک به 88 مگابايت بر ثانيه اي را بر روي شبکه گيگابيتي خود به نمايش بگذاريم، اينطور نيست؟ در واقع اين سرعت به هيچ وجه به سقف 125 مگابايت بر ثانيه اي يک شبکه گيگابيتي نزديک نمي شود، اما بسيار سريعتر از شبکه هاي 100 مگابيت بر ثانيه اي خواهد بود که با يک سقف 12/5 مگابايت بر ثانيه مواجه هستند. بنابراين، 88 مگابايت بر ثانيه مي تواند تجربه بسيار خوبي باشد.
عجله نکنيد. تنها به اين دليل که درايوهاي ما مي توانند داده ها را با چنين سرعتي بخوانند، نمي توانيم نتيجه گيري کنيم که سرعت آنها براي نوشتن داده ها در شرايط واقعي نيز به همين اندازه است. اجازه بدهيد چند آزمايش Write ديسک را اجرا کنيم، پيش از آنکه حتي استفاده از شبکه را براي مشاهده آنچه روي مي دهد، آغاز نمائيم. ما کار را با ماشين سرور و کپي يک فايل Image 3/4 گيگابايتي از آرايه سريع RAID به درايو 320 گيگابايتي آغاز مي کنيم و سپس همين کار را در مسير مخالف تکرار مي نمائيم. در مرحله بعد، سرعت کپي شدن يک فايل از درايو D: ماشين کلاينت به درايو C: آن را اندازه گيري خواهيم کرد.
خوب اين همان چيزي است که در دنياي واقعي اتفاق مي افتد: تنها اندکي بيش از يکسال از عمر درايو C: اين سيستم مي گذرد، تقريبا 60 درصد آن پر شده است و احتمالا تا حدودي دچار پراکندگي اطلاعات (Fragmention) مي باشد. به هر حال به هيچ وجه نمي توانيم آن را در هنگام نوشتن اطلاعات، يک هيولاي سرعت به حساب آوريم. البته عوامل ديگري نظير سرعت سيستم و حافظه نيز بطور کلي در اين فرآيند دخالت دارند. در مورد آرايه RAID 1، مي توانيم بگوئيم که از سخت افزار نسبتا جديدي تشکيل شده است اما از آنجائيکه يک آرايه Redundant به حساب مي آيد، بايد داده ها را بطور همزمان بر روي دو درايو بنويسد که باعث مي شود با افت شديدي در عملکرد Write مواجه گردد. در حاليکه RAID 1 مي تواند عملکرد Read سريعي را فراهم کند، عملکرد Write آن قرباني شده است. بطور جايگزين، ما مي توانستيم از يک RAID0 با درايوهاي Striped استفاده کنيم که عملکرد Read و Write سريعي را فراهم مي کند، اما اگر يکي از درايوها در اين پيکربندي آسيب ببيند، تمام داده هاي شما از دست خواهند رفت. بطور واقع گرايانه، RAID 1 يک گزينه بهتر براي کاربراني به حساب مي آيد که به اندازه کافي براي داده هاي خود ارزش قائل هستند تا يک NAS را راه اندازي کنند.
با در نظر گرفتن اين موضوع، مي توانيم انتظار داشته باشيم که LAN گيگابيتي ما در دنياي واقعي خواهد توانست يک حداکثر سرعت انتقال معادل 73 مگابايت بر ثانيه از NAS RAID 1 به درايو C: کلاينت را به نمايش بگذارد. ما همچنين سرعت انتقال فايلها از درايو C: کلاينت به درايو C: سرور را اندازه گيري خواهيم کرد تا ببينيم که آيا مي توانيم بطور واقع گرايانه اي يک سرعت 40 مگابايت بر ثانيه اي را در اين مسير انتظار داشته باشيم يا خير.
آزمايشهاي شبکه: آيا ما از عملکرد گيگابيتي استفاده مي کنيم؟
ما شاهد وضعيتي هستيم که انتظاراتمان را منعکس مي نمايد. شبکه گيگابيتي که قادر به ارائه يک نرخ انتقال تئوريک 125 مگابايت بر ثانيه اي مي باشد، داده ها را با بالاترين سرعت ممکن از درايو C: کلاينت انتقال مي دهد، احتمالا چيزي در حدود 65 مگابايت بر ثانيه. با اينحال، همانطور که قبلا نيز نشان داديم، درايو C: سرور قادر است اين داده ها را تنها با سرعت 40 مگابايت بر ثانيه بنويسد.
حال اجازه بدهيد يک فايل را از آرايه سريع RAID به درايو C: کامپيوتر کلاينت انتقال دهيم.
متاسفانه هيچيک از اين اعداد به حداکثر پهناي باند تئوريک 125 مگابايت بر ثانيه اي اترنت گيگابيتي نزديک نمي شوند. اما آيا راهي وجود دارد تا حداکثر سرعت شبکه خود را آزمايش کنيم؟ البته، اما نه در شرايط دنياي واقعي. کاري که مي خواهيم انجام دهيم، يک انتقال مستقيم حافظه به حافظه بر روي شبکه است تا تمام محدوديتهاي پهناي باند درايوهاي ديسک سخت را حذف نمائيم.
براي انجام اينکار، ما يک درايو RAM 1 گيگابايتي را بر روي هر دو کامپيوتر سرور و کلاينت ايجاد نموده و سپس يک فايل 1 گيگابايتي را از طريق شبکه در بين آنها انتقال مي دهيم. از آنجائيکه حتي کندترين DDR2 RAM نيز بايد بتواند سرعتهائي بيش از 3000 مگابايت بر ثانيه را اداره کند، سرعت واقعي شبکه تنها عامل محدودکننده ما در اين آزمايش به حساب مي آيد.
بنابراين، حالا ما ايده خود را به اثبات رسانده ايم: وقتي نوبت به انتقال فايل بر روي يک شبکه گيگابيتي مي رسد، درايوهاي ديسک سخت کوچکترين مخرج مشترک از نظر عملکرد هستند و به همين دليل نرخ انتقال داده يک شبکه را به سرعت انتقال کندترين درايو ديسک سخت محدود مي کنند.
با پاسخ به اين پرسش بزرگ، تصميم گرفتيم چند آزمايش را در زمينه کابل کشي شبکه انجام دهيم تا کنجکاوي خود را برطرف نمائيم. آيا کابل کشي شبکه يک عامل تعيين کننده است که مي تواند ما را از سرعتهاي شبکه نزديک تر به سقف تئوريک گيگابيتي دور نگهدارد؟
آزمايش کابل کشي
ما 4 آزمايش را اجرا کرده ايم:
آزمايش اول: پيش فرض
آزمايش دوم: حذف تداخل کابل برق
آزمايش سوم: کاهش طول کابلها از 15 متر به 8/5 متر
آزمايش چهارم: تعويض کابلهاي Cat 5e با کابلهاي Cat 6
بطور خلاصه، آزمايش کابلهاي ما هيچ تفاوت چشمگيري را به نمايش نگذاشت، ولي ما چند نکته جالب را از اين آزمايشها آموختيم:
آزمايش 2: وضعيت قرارگيري کابلها در نزديکي کابلهاي برق
آزمايش 3: کاهش طول کابل
آزمايش 4: کابلهاي Cat 6 در مقابل کابلهاي Cat 5e
در عين حال بايد به اين نکته اشاره کنيم که اين متغيرهاي کابل کشي مطلقا هيچ تاثيري بر انتقال داده ها از RAM يک ماشين به RAM ماشين ديگري نداشتند. کاملا آشکار است که چيز ديگري در سيستم باعث محدود شدن عملکرد جادوئي 111 مگابايت بر ثانيه اي شبکه گيگابيتي شده است. همانطور که قبلا نيز اشاره کرديم، بايد مقداري سربار شبکه را نيز در نظر داشته باشيم و به همين دليل نتايج مذکور کاملا قابل قبول هستند.
جمع بندي
در شرايط دنياي واقعي، شبکه شديدا با گلوگاه درايوهاي ديسک سخت محدود شده است. در يک سناريوي مصنوعي "حافظه به حافظه"، ما نشان داديم که شبکه گيگابيتي ما سرعتهاي بسيار نزديک به سقف گيگابيتي 125 مگابيت بر ثانيه اي خود را تحويل مي دهد. سرعتهاي معمول "درايو به درايو" در شرايط واقعي احتمالا بر حسب قابليتهاي درايوهاي ديسک سخت به سرعتهائي مابين 20 تا 85 مگابايت بر ثانيه محدود خواهند شد.
ما همچنين به بررسي تاثير مواردي نظير تداخل کابل برق، طول کابل و استفاده از کابلهاي Cat 6 بجاي Cat 5e پرداختيم. در شبکه خانگي کوچک ما، هيچيک از اين موارد واقعا تاثير چشمگيري بر عملکرد شبکه نداشت. با اينحال بايستي تاکيد کنيم که در شبکه هاي بزرگتر و پيچيده تر که از کابلهائي با طول بيشتر استفاده مي کنند، اين عوامل مي توانند به نگرانيهاي جدي تبديل شوند.
در انتها، مي توانيم با اطمينان نتيجه بگيريم که اگر شما فايلهاي زيادي را بر روي شبکه خانگي خود جابجا مي نمائيد، بايستي آن را به يک اترنت گيگابيتي ارتقاء دهيد. اگر قبلا اينکار را انجام نداده ايد، پس از انتقال از شبکه 100 مگابيت بر ثانيه اي به يک شبکه گيگابيتي با يک جهش خوشايند در سرعت مواجه خواهيد شد که نرخ انتقال داده شبکه شما را حداقل تا دو برابر افزايش مي دهد.
اگر شبکه خانگي شما مبتني بر يک NAS باشد که از يک آرايه RAID با کنترلر سخت افزاري استفاده مي کند، اترنت گيگابيتي خواهد توانست عملکرد آن را با نسبتهائي حتي بالاتر از 2 برابر ارتقاء دهد. در آزمايش شبکه دنياي واقعي ما، اين شرايط باعث گرديد تا انتقال يک فايل 4/3 گيگابايتي تنها 1 دقيقه طول بکشد. بر روي يک اتصال 100 مگابيت بر ثانيه اي، کپي کردن همين فايل تقريبا به 6 دقيقه زمان نياز خواهد داشت.
شبکه هاي گيگابيتي در حال تبديل شدن به يک استاندارد قابل دسترسي هستند. حالا همه کاري که بايد انجام دهيم اين است که به درايوهاي ديسک سخت اجازه دهيم به سرعت آنها برسند. از سوي ديگر، مي توانيد به يک شيوه فعال تر تکيه نموده و از قابليتهاي خود براي ايجاد يک آرايه ذخيره سازي که مي تواند محدوديتهاي فناوري HDD امروزي را پشت سر بگذارد، استفاده کنيد. نتيجه مطمئنا دستيابي به يک توان عبور دهي بهتر از شبکه گيگابيتي شما خواهد بود.
منبع:بزرگراه رايانه - شماره 121
/ج
