你的網卡真有千兆麼？——千兆網卡傳輸速度解析
轉自： R9IT技術網
隨着PS3it技術的破解和可以利用電腦FTP向PS3傳送文件，千兆網卡成爲了不少玩家必備的工具。要知道PS3it技術本身自帶千兆網卡，如果利用FTP軟件以及電腦上的千兆網卡進行文件傳輸，其速度遠比採用USB 2.0的外置硬盤來傳輸要快。但是在使用的過程中，玩家卻發現，無論是採用電腦主板上自帶的千兆網卡還是採用獨立的千兆網卡，傳輸速度最多也只有40MB/s，遠遠達不到千兆網卡的速度，這到底是怎麼回事？此外，在一些日常應用中，即使在千兆局域網中，傳輸速度也無法達到1Gbps，甚至一半都沒有，難道千兆網卡只是虛有其表？下面就讓我們一起來仔細解讀目前的千兆網卡。
此“兆”不同於彼“兆”在正式解析千兆網卡之前，先談談很多人容易搞混淆的概念。不少用戶都曾經有這樣的疑惑，自己是百兆網卡，但是在局域網內最多也就不到10MB/s的傳輸速度；辦個“4M寬帶”，下載速度也只有400KB/s……
其實，這是大家搞錯了MB和Mb的概念。一般我們所說的千兆和百兆，它的單位都是Mbps，而傳輸速度我們一般則用MB/s來作爲單位。實際上和硬盤的容量概念一樣，B是指Byte，而b則是指bit，1B=8b。那麼替換到網絡中也是一樣，普通的百兆網卡理論傳輸速度爲100Mbps，實際上只有12.5MB/s，而千兆網卡的理論傳輸速度則爲125MB/s。明白了這點，相信就沒人真的以爲千兆網卡傳輸能達到1GB/s的速度了。事實上，就目前的應用環境而言，在大多數情況下，百兆網卡已經足夠了，而各位的寬帶帶寬只要按照運營商給出的數字再除以8，也基本上就是自己寬帶能下載的極限速度了。
PCI帶寬限制“千兆”
相信不少朋友就會產生疑問了：既然千兆網卡理論傳輸速度可以達到128MB/s，那爲什麼在千兆局域網中，傳輸的速度還不到這個數值的一半呢？實際上，拋開主板自帶的千兆網卡不談（下面會提及），大多數用戶所使用的千兆網卡都是採用的PCI接口，在很多人看來，無論是聲卡、顯卡還是網卡，獨立的設備總是比主板集成的設備性能要好，但是在網卡方面，獨立的PCI千兆網卡還真沒有主板自帶的千兆網卡性能好！
衆所周知，我們普通主板上的PCI總線頻率爲33MHz，總線位寬爲32bit，PCI總線的具體帶寬爲127MB/s，換算下來即爲1016Mbps，理論上這是符合千兆網卡的帶寬的。但實際上呢？要知道所有的PCI設備都是共享一個總線帶寬，包括IDE總線、集成的聲卡都是通過PCI總線工作的，這樣分配給PCI千兆網卡的帶寬自然也就不夠了。而且要真正達到千兆網卡的速度要求，那麼無論是輸入還是輸出的數據都必須達到1Gbps的速度，也就是我們常說的“雙工”，這樣我們要求的帶寬就達到了2Gbps，這是目前PCI總線萬萬達不到的，因此PCI千兆網卡實際上也無法真正達到千兆網卡的速度。從實際的數據測試來看，普通的PCI千兆網卡的極限傳輸速度在38MB/s左右，這已經超出百兆網卡的速度三倍之多，應付普通民用的確綽綽有餘。
從以上的論述可以看出，如果要在理論上達到千兆網卡的傳輸速度，那麼最需要改善的就是千兆網卡接口的帶寬。如果有條件，用戶可以使用PCI-X（一般是64位總線位寬的PCI 2.1）的千兆網卡，PCI 2.1的總線帶寬達到了4068Mbps，這個帶寬完全可以滿足千兆網卡的需求，只不過PCI 2.1的接口在普通主板上比較少見，通常都是使用在服務器主板上，儘管普通的PCI接口也可以兼容PCI 2.1的設備，但實際帶寬就只有PCI總線的水準了，所以使用PCI-X接口以及千兆網卡對很多人來說不是很現實，那麼我們就要把眼光投向PCI-E設備了。
對於PCI-E接口而言，帶寬根本不是問題，PCI-E ×1的帶寬就達到了476MB/s，所以用於網絡設備是綽綽有餘，實際上也正是因爲主板上PCI-E千兆網卡的引入，才讓目前千兆網卡成爲了普通用戶的標配。目前大多數主板上自帶的千兆網卡，都是通過南橋芯片中的PCI-E通道工作，考慮到南橋芯片的數據傳輸本身有一定的信號衰減和數據丟失，板載的千兆網卡往往在性能上要略遜於獨立的PCI-E網卡，達不到1Gbps的傳輸速度，不過也遠遠超過PCI千兆網卡的速度。從可行性上來考慮，購買板載千兆網卡的主板是實現千兆網絡傳輸的最好辦法。
小貼士：什麼是PCI-X？
PCI-X是PCI總線的一種擴展架構，它與PCI總線不同的是，PCI總線必須頻繁地在目標設備和總線之間交換數據，而PCI-X則允許目標設備僅與單個PCI-X設備進行交換，同時，如果PCI-X設備沒有任何數據傳送，總線會自動將PCI-X設備移除，以減少PCI設備間的等待週期。所以，在相同的頻率下，PCI-X將能提供比PCI高14%～35%的性能。此外，更可貴的一點是，PCI-X接口的頻率是不固定的，可以跟隨設備而變化。
硬盤的速度影響“千兆”
除了PCI帶寬使得網卡無法達到千兆的傳輸速度外，硬盤的傳輸速度是影響千兆網卡性能的另外一個主要因素。以PS3的硬盤爲例，實際上就是一個5400rpm的筆記本硬盤，試想一下5400rpm的筆記本硬盤最大的實際寫入速度不過60MB/s，它又如何能讓每秒高達100MB的數據寫入呢？即使是現在最強的3.5英寸硬盤，在異盤拷貝的前提下，傳輸速度都無法能保證達到90MB/s，這也自然影響了用戶使用千兆網卡的印象。實際上，在使用千兆網卡的環境中，很大部分是用於服務器，服務器的存儲環境往往都是採用硬盤RAID（冗餘磁盤陣列）的方式，所以在硬盤性能方面是不存在瓶頸的。而到了家用環境，很少有用戶採用RAID來搭建自己的存儲系統，所以性能上也無法滿足千兆網卡了。
對於想要搭建千兆網絡的用戶而言，RAID磁盤陣列是最好的突破硬盤性能瓶頸的方式，特別是RAID0應該是目前最經濟同時也最能提升性能的辦法。如果單個系統中的硬盤不考慮RAID模式的話，那麼建議購買一些在寫入速度上比較強悍的硬盤產品，比如希捷的混合硬盤、單碟突破500GB的桌面硬盤或者高端固態硬盤。
兼容性問題擾亂“千兆”
在專業服務器中，使用千兆網卡，通常都是採用相同的千兆網卡匹配，極少出現不同千兆網卡混合搭配的情況，這主要是考慮到不同網卡的配置、驅動、芯片不同，有可能出現兼容性問題影響網絡傳輸的速度。以PS3爲例，PS3本身是採用MARVELL的千兆網卡，所有驅動信息以及設置都是固定無法更改的，如果PC端的千兆網卡設置不對，那麼很可能會影響傳輸速度。PC上每一款網卡在驅動中都包含了設置，如工作方式、數據吞吐量、巨型幀等等，如果設置不一樣，顯然會對整個網絡產生影響。所以如果用戶想搭建一個大型的千兆局域網，最好是購買相同的設備，特別是網卡。
此外，很多普通用戶在設置千兆局域網的時候，都購買了普通的千兆交換機，實際上普通交換機雖然便宜（很多4口產品的售價不到200元），但是無論是做工還是功能，相比高檔貨還是要遜色很多，包括吞吐量、錯誤幀過濾等性能都不足以承載真正的千兆網絡，再加上信號的損失，所以達不到千兆網卡的速度，有時甚至不到理論速度的2/3。如果個人用戶只是考慮兩臺主機之間的傳輸，那麼不妨用一根網線直連，這樣即使不是採用相同的網卡，往往也能獲得不錯的網絡傳輸性能。如果用戶一定要購買交換機，那麼推薦最好購買500元以上的千兆交換機。
寫在最後
現在大多數用戶的網絡環境都還是百兆，但令人頗爲尷尬的是，不少主板都搭載了千兆網卡，可以說目前主流網絡環境實際上限制了我們系統的發揮。所幸的是，隨着千兆網卡的普及，越來越多的人認識到千兆網絡環境的好處，更快的傳輸速度就代表着更高的工作效率以及節約更多的時間。此外，現在不少多媒體設備也搭載了網卡，百兆網卡顯然還不足以滿足全高清的需求，千兆網絡的環境可以爲家庭、網吧帶來更好的娛樂效果。就未來發展的情況來看，千兆網絡肯定會取代目前的百兆網絡，而在這個時代來臨之際，大家應該對如何更好發揮千兆網卡的性能有一個充分的瞭解。
值得一提的是，就目前的設備和硬件條件而言，雖然理論上千兆網卡可以達到125MB/s的傳輸速度，但是通常在80MB/s以上就足以滿足個人以及企業的需求，性能上少許損失基本是無法避免的。在最後還要提醒大家，千兆網絡需要超五類以上的網線纔可以實現，可千萬不要以爲普通網線就能達到這麼高的傳輸速度。
