Hálózati interfész vezérlő - Network interface controller
 Egy 1990-es évekbeli Ethernet hálózati interfész-vezérlőkártya, amely az elavult ISA buszon keresztül csatlakozik az alaplaphoz . Ez a kombinációs kártya egyaránt tartalmaz egy BNC csatlakozót (balra) a (ma már elavult) 10BASE2 hálózatokban történő felhasználásra, valamint egy 8P8C csatlakozót (jobbra) a 10BASE-T hálózatokban történő használatra .
| |
| Csatlakozik a következőhöz: |
Alaplap a következők egyikén keresztül:
Hálózat a következők egyikén keresztül: |
|---|---|
| Sebességek |
Teljes duplex vagy fél duplex :
Teljes duplex :
|
| Gyakori gyártók |
Intel Realtek Broadcom (a korábbi Avago , Emulex is ) Marvell Technology Group Cavium (korábban QLogic ) Mellanox Chelsio |
A hálózati interfész vezérlő ( NIC , szintén ismert, mint a hálózati kártya , hálózati adapter , LAN-adapter vagy a fizikai hálózati interfész , és a hasonló kifejezések) egy számítógépes hardver komponenst amely összeköti egy számítógépet , hogy egy számítógépes hálózat .
A korai hálózati interfész-vezérlőket általában számítógépes buszhoz csatlakoztatott bővítőkártyákon valósították meg . Az olcsó és mindenütt jelen lévő Ethernet szabvány azt jelenti, hogy a legtöbb új számítógépek egy hálózati interfész beépített alaplap , vagy tartalmaz egy USB -connected dongle .
A modern hálózati interfész-vezérlők olyan fejlett funkciókat kínálnak, mint a megszakítás és a DMA interfészek a gazda processzorokhoz, több vételi és továbbítási várakozási sor támogatása, több logikai interfészre való felosztás és a vezérlőn lévő hálózati forgalom feldolgozása, mint például a TCP offload motor .
Célja
A hálózati vezérlő egy adott fizikai réteg és adatkapcsolati réteg szabvány, például Ethernet vagy Wi-Fi segítségével valósítja meg a kommunikációhoz szükséges elektronikus áramköröket . Ez egy teljes hálózati protokollköteg alapját képezi , lehetővé téve az azonos helyi hálózaton (LAN) lévő számítógépek közötti kommunikációt és az útválasztható protokollokon, például az Internet Protocolon (IP) keresztül történő nagyméretű hálózati kommunikációt .
A hálózati kártya lehetővé teszi, hogy a számítógépek számítógépes hálózaton keresztül kommunikáljanak, akár kábelek segítségével, akár vezeték nélkül. Az NIC egyben fizikai és adatkapcsolati réteg eszköz, mivel fizikai hozzáférést biztosít egy hálózati közeghez, és az IEEE 802 és hasonló hálózatok esetében alacsony szintű címzési rendszert biztosít a hálózathoz egyedi hozzárendelt MAC címek használatával. interfészek.
Végrehajtás
A hálózati vezérlőket eredetileg bővítőkártyaként valósították meg, amelyek egy számítógép buszhoz csatlakoztak. Az Ethernet szabvány alacsony költsége és mindenütt jelenléte azt jelenti, hogy a legtöbb új számítógép beépített hálózati interfész-vezérlővel rendelkezik az alaplapon. Az újabb kiszolgáló alaplapokon több hálózati interfész is lehet beépítve. Az Ethernet képességek vagy beépülnek az alaplapi chipsetbe, vagy pedig olcsó dedikált Ethernet chipen keresztül valósulnak meg. Külön hálózati kártyára általában nincs szükség, kivéve, ha további független hálózati kapcsolatokra van szükség, vagy valamilyen nem Ethernet típusú hálózatot használnak. A számítógépes hardverek általános tendenciája a rendszerek különféle összetevőinek chipbe integrálása , és ez a hálózati interfészkártyákra is érvényes.
Az Ethernet hálózati vezérlő általában rendelkezik egy 8P8C aljzattal, ahova a hálózati kábel csatlakozik. Régebbi hálózati kártyák BNC vagy AUI kapcsolatokat is biztosítottak . Az Ethernet hálózati vezérlők általában 10 Mbit / s Ethernet, 100 Mbit / s Ethernet és 1000 Mbit / s Ethernet változatokat támogatnak . Az ilyen vezérlőket 10/100/1000 jelöléssel jelölik , ami azt jelenti, hogy támogatni tudják a 10, 100 vagy 1000 Mbit / s adatátviteli sebességet. 10 gigabites Ethernet NIC is rendelkezésre áll, és 2014 novemberétől kezdik elérhetővé tenni őket a számítógépes alaplapokon .
Az olyan moduláris kialakítások, mint az SFP és az SFP + , nagyon népszerűek, különösen a száloptikai kommunikációhoz . Ezek meghatározzák a médiafüggő adó-vevők szabványos csatlakozóját, így a felhasználók könnyedén adaptálhatják a hálózati interfészt igényeikhez.
A hálózati csatlakozóval szomszédos vagy az integrált LED-ek tájékoztatják a felhasználót arról, hogy a hálózat csatlakozik-e, és mikor történik adataktivitás.
A hálózati kártya az alábbi technikák közül egyet vagy többet használhat az átvihető csomagok rendelkezésre állásának jelzésére:
- A lekérdezés az, ahol a CPU a vezérlés alatt megvizsgálja a periféria állapotát .
- A megszakítás által vezérelt I / O a periféria figyelmezteti a CPU-t, hogy készen áll az adatok továbbítására.
A hálózati adapterek az alábbi technikák közül egyet vagy többet használhatnak csomagadatok továbbítására:
- Programozott bemenet / kimenet , ahol a CPU az adatokat a hálózati kártyára vagy a memóriakártyáról mozgatja.
- Közvetlen memória-hozzáférés (DMA), ahol a CPU-tól eltérő eszköz átveszi a rendszerbusz vezérlését , hogy az adatokat a NIC-ről vagy a memóriaként mozgassa. Ez eltávolítja a CPU terhelését, de több logikát igényel a kártyán. Ezenkívül előfordulhat, hogy a hálózati kártyán nincs szükség csomagpufferre, és csökkenthető a késés .
Teljesítmény és fejlett funkcionalitás
.jpg)
A többrészes NIC-k több adási és vételi sort biztosítanak , lehetővé téve a NIC által fogadott csomagok hozzárendelését az egyik vételi sorához. A hálózati kártya hash függvény segítségével oszthatja el a bejövő forgalmat a vételi sorok között . Minden fogadási sort külön megszakításhoz rendelnek ; az egyes megszakítások különböző CPU-kba vagy CPU-magokba továbbításával a teljesítmény növelése érdekében elosztható az egyetlen NIC által fogadott hálózati forgalom által kiváltott megszakítási kérelmek feldolgozása.
A megszakítások fent leírt hardver alapú elosztását vételi oldali skálázásnak (RSS) nevezzük . Tisztán szoftveres megvalósítások is léteznek, például fogadási csomag-kormányzás (RPS) és vételi áramlás-irányítás (RFS). További teljesítménybeli javulás érhető el, ha a megszakítási kéréseket átirányítja a megszakítást generáló hálózati csomagok végső célállomásául szolgáló alkalmazásokat futtató CPU-khoz vagy magokhoz . Ez a technika javítja a referencia helyét, és magasabb általános teljesítményt, alacsonyabb késleltetést és jobb hardverkihasználást eredményez a CPU gyorsítótárak magasabb kihasználtsága és a kevesebb szükséges kapcsoló miatt . Ilyen megvalósítás például az RFS és az Intel Flow Director .
Többsoros NIC-kkel további teljesítményjavulások érhetők el a kimenő forgalom elosztásával a különböző továbbítási sorok között. Ha különböző átviteli sorokat rendelünk különböző CPU-khoz vagy CPU-magokhoz, elkerülhetők az operációs rendszer belső vitái. Ezt a megközelítést általában átviteli csomag-kormányzásnak (XPS) nevezik .
Egyes termékek tartalmazzák az NIC particionálást (NPAR, más néven port particionálás ), amely SR-IOV virtualizációval egyetlen 10 Gigabites Ethernet NIC-t oszt el több különálló, külön sávszélességű virtuális NIC-re, amelyeket külön PCI-eszközként mutatnak be a firmware és az operációs rendszer számára. funkciókat .
A TCP offload engine egy olyan technológia, amelyet egyes hálózati kártyákon használnak a teljes TCP / IP- verem feldolgozásának a hálózati vezérlőhöz történő kirakására . Elsősorban nagy sebességű hálózati interfészekkel használják, például Gigabit Ethernet és 10 Gigabit Ethernet, amelyek számára a hálózati verem feldolgozási költsége jelentősvé válik.
Egyes hálózati kártyák integrált terepi programozható kaputömböket (FPGA) kínálnak a hálózati forgalom felhasználó által programozható feldolgozásához, még mielőtt az elérné a gazdagépet, ami jelentősen csökkenti a késleltetéseket az időérzékeny munkaterheléseknél. Ezenkívül egyes NIC-k komplett, alacsony késleltetésű TCP / IP -csomagokat kínálnak integrált FPGA-n, olyan felhasználói tér könyvtárakkal kombinálva, amelyek elfogják az operációs rendszer rendszermagja által általában végrehajtott hálózati műveleteket ; Példa erre a Solarflare nyílt forráskódú OpenOnload hálózati vereme , amely Linuxon fut . Ezt a fajta funkcionalitást általában felhasználói szintű hálózatnak nevezik .
Lásd még
- Konvergált hálózati adapter (CNA)
- Host adapter
- Intel Data Direct I / O (DDIO)
- Hálózati felület
- Hálózati monitor interfész kártya (NMIC)
- Virtuális hálózati interfész (VIF)
- Vezeték nélküli hálózati interfész vezérlő (WNIC)