Пропускная способность интерфейсов
Пропускная способность интерфейса передачи данных (Transfer rate) — это максимальная скорость, с которой данные могут передаваться через данный интерфейс. Не стоит путать пропускную способность интерфейса с пропускной способностью отдельных устройств, которые к нему подключены. Многие интерфейсы не способны передавать данные с максимально возможной скоростью, это связано с присущими им накладными расходами. Некоторые адаптеры обладают аппаратными возможностями для обработки данных без загрузки CPU, что позволяет повысить производительность, управляемость и надежность передачи данных через интерфейс. Для интерфейсов, перечисленных в таблице, пропускные способности считаются из расчета передачи по одному порту в полудуплексном режиме.
Отличия схем кодирования в битах и байтах
Пропускные способности для систем хранения данных обычно указываются в MB/s. Множество интерфейсов использует схему кодирования 8b/10b, которая отображает восьмибитные байты в символы размером 10 бит для передачи на физическом уровне, при этом дополнительные биты используются для управления. Поэтому для таких интерфейсов пропускная способность в MB/s считается как пропускная способность в Mb/s, деленная на 10. Накладные расходы при схеме кодирования 8b/10b составляют 20% (10-8)/10.
Начиная с 10Gb Ethernet и с 10Gb Fibre Channel (для ISL), используется схема кодирования 64b/66b с улучшенной эффективностью. Схема 64b/66b проектировалась для высокой пропускной способности FC и InfiniBand. Само по себе кодирование 64b/66b несовместимо с 8b/10b, но иногда устройства на аппаратном уровне могут поддерживать реализацию старой схемы.
16Gb Fibre Channel имеет линейную скорость 14.025Gbps, но со схемой кодирования 64b/66b имеет в два раза большую пропускную способность, чем 8Gb Fibre Channel, линейная скорость которого равна 8.5Gbps. Кодирование 64b/66b влечет за собой 3% накладных расходов (66-64)/66. Стандарты 32 и 64Gb перешли на схему кодирования 256b/257b, в которой на 4 блока информации размером 64b добавляется 1 контрольный байт с целью коррекции ошибок передачи
Схема кодирования 256b/257b также используется в 100GbE Ethernet Gen.2 (4 линии по 25Гбит/с), 100GbE Ethernet Gen.3 (2 линии по 50 Гбит/с) и 100GbE Ethernet Gen.4 (1 линия по 100 Гбит/с) и InfiniBand NDR.
PCIe версий 1.x и 2.x использует схему кодирования 8b/10b. PCIe версии 3, 4 и 5 использует 128b/130b, что дает всего 1.5% дополнительных расходов. Начиная с версии 6.0 используется схема 242b/256b
Схемы кодирования
| Схема кодирования | Накладные расходы | Интерфейсы |
| 8b/10b | 20% | Ethernet (1GbE), FiberChannel (вплоть до 8Gb), InfiniBand (SDR, DDR, QDR), PCIe (1.0 и 2.0), SAS (1.0, 2.0 и 3.0), SATA, USB (вплоть до 3.0) |
| 64b/66b | 3% | Ethernet (10GbE и 100GbE Gen.1), Fibre Channel (10/16 Gb), FCoE, InfiniBand (FDR, EDR и HDR), Thunderbolt 2 |
| 128b/130b | 1.5% | PCIe (3.0, 4.0 и 5.0) |
| 128b/132b | 3% | USB (3.1, 3.2, и 4.0 v1) |
| 128b/150b | 14.7% | SAS 4.0 |
| 242b/256b | 5.5% | PCIe (6.0 и 7.0) |
| 256b/257b | 5.5% | Ethernet (100GbE Gen. 2, 3 и 4), InfiniBand (NDR), Fibre Channel (32/64) |
Пропускная способность Fibre Channel
| Интерфейс | Пропускная способность | Линейная скорость | Схема кодирования | Хост-адаптер |
|---|---|---|---|---|
| 1Gb FC | 100 MB/s | 1.0625 GBaud | 8b/10b | PCI-X |
| 2Gb FC | 200 MB/s | 2.125 GBaud | 8b/10b | PCI-X |
| 4Gb FC | 400 MB/s | 4.25 GBaud | 8b/10b | PCI-X 2.0 или PCIe 1.0 x4 |
| 8Gb FC | 800 MB/s | 8.5 GBaud | 8b/10b | PCI-X 1.0 x8 или PCIe 2.0 x4 |
| 16Gb FC | 1600 MB/s | 14.025 GBaud | 64b/66b | PCI-X 2.0 x8 или PCIe 3.0 x4 |
| 32Gb FC | 3200 MB/s | 28.05 GBaud | 256b257b | PCIe 3.0 x8/x16 |
| 64Gb FC | 6400 MB/s | 28.9 GBaud | 256b257b | PCIe 4.0 x8 |
Пропускная способность InfiniBand
| 1X | 4X | 12X | Схема кодирования | Хост-адаптер | |
|---|---|---|---|---|---|
| SDR | 2 Gb/s | 8 Gb/s | 24 Gb/s | 8b/10b | PCIe 1.0 x8 |
| DDR | 4 Gb/s | 16 Gb/s | 48 Gb/s | 8b/10b | PCIe 1.0 x16 или PCIe 2.0 x8 |
| QDR | 8 Gb/s | 32 Gb/s | 96 Gb/s | 8b/10b | PCIe 2.0 x8 |
| FDR-10*только Mellanox | 10 Gb/s | 40 Gb/s | 120 Gb/s | 64b/66b | PCIe 3.0 x8 |
| FDR | 13.64 Gb/s | 54.55 Gb/s | 163.64 Gb/s | 64b/66b | PCIe 3.0 x8 |
| EDR | 25 Gb/s | 100 Gb/s | 300 Gb/s | 64b/66b | PCIe 3.0 x16 |
| HDR | 50 Gb/s | 200 Gb/s | 600 Gb/s | 64b/66b | PCIe 3.0 x16 и PCIe 4.0 x16 |
| NDR | 100 Gb/s | 400 Gb/s | 1200 Gb/s | 256b/257b | PCIe 5.0 x32 |
| XDR | 200 Gb/s | 800 Gb/s | 2400 Gb/s | 256b/257b | PCIe 6.0 x48 |
Сравнительная таблица интерфейсов
| Интерфейс | Количество устройств | Максимальное расстояние (м) | Тип кабеля | Реализация контроллера интерфейса | Скорость передачи (MB/s) | Аттрибуты интерфейса |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Fiber Channel | 16M | 10 метров (медный кабель) и до 50 км (оптоволоконный кабель) | Медный или Оптоволоконный | Дополнительный адаптер (HBA) | 100, 200, 400, 800, 1600, 3200, 6400 | двухпортовый |
| FCoE | 16M | 10 (медный кабель) или очень большое (оптоволоконный кабель) | Медный или Оптоволоконный | Конвергентный сетевой адаптер (CNA) или сетевой адаптер 10GbE (NIC) | 1150, 4600 | двухпортовый |
| Infiniband | 48M | 15 (медный кабель) или очень большое (оптоволоконный кабель) | Медный или оптоволоконный | Дополнительный адаптер (HCA) | от 2'000 до 2'400'000 | полнодуплексный, двухпортовый |
| iSCSI | Много | расстояние соотв. кабелю Ethernet | Медный или Оптоволоконный | Cетевой адаптер (NIC) или дополнительный адаптер (HBA) | от 100 до 100'000 | |
| SAS (пассивный) | 16K | 10 | Медный | Встроен в чипсет или дополнительный адаптер (HBA) | 300, 600, 1200 | полнодуплексный, двухпортовый |
| SAS (активный) | 16K | 20 | Медный | Встроен в чипсет или дополнительный адаптер (HBA) | 300, 600, 1200 | полнодуплексный, двухпортовый |
| SAS (активный) | 16K | 100 | Оптоволоконный | Встроен в чипсет или дополнительный адаптер (HBA) | 300, 600, 1200, 2400 | полнодуплексный, двухпортовый |
| SATA | 1 | 1 | Медный | Встроен в чипсет или дополнительный адаптер (HBA) | 150, 300, 600 | полудуплексный, однопортовый |
| Thunderbolt | 6 | 3 метра (медный) или до 60 метров (оптический) | Медный или оптический | Встроен в чипсет или дополнительный адаптер (HBA) | от 1'000 до 80'000 | |
| USB | 127 | 5 | Медный или Беспроводное соединение | Встроен в чипсет или дополнительный адаптер (Adapter card) | от 0.15 до 80'000 | однопортовый |
