Gigabit-Netzwerk mit Linux

Dies ist ein historischer Artikel von ca 2010.

Ein Upgrade auf Gigabit-Ethernet mit Linux gestaltet sich sehr einfach.

Ich habe folgende Geräte umgestellt:

  • OpenSuse 10.2 auf ASRock P4V88 Board mit Pentium 4 Prescott 3Ghz und internem LAN-Karte 100MBit/s
  • OpenSuse 10.0 auf IBM Netvista PC mit Pentium 4 Northwood 2,26 Ghz und internem LAN 100 MBit/s
  • knoppmyth Linux mit mythtv auf Siemens Scovery XS Mini-PC mit Pentium 3 866Mhz und internem LAN 100 MBit/s

Was benötigt man?

  1. Von Linux unterstützte Gigabit-Netzwerkkarten. Ich habe irgendwelche genommen, die den RealTek Chip RTL8169 nutzen. Hierfür hat Linux Treiber im Kernel.
  2. Gigabit Switch
  3. Kabel, die Gigabit-Ethernet transportieren sollen, müssen Cat 5e oder höher haben.

Zu der Norm „Cat x“ gibt es bei Wikipedia gute Infos. Hier eine knappe Zusammenfassung:

Norm Betriebsfrequenz [Mhz] Max. Übertragungsrate
full duplex/half duplex [MBit/s]
Max. Kabellänge [m] Genutzte Adernpaare Übertragungsrate pro Adernpaar [MBaud]
Cat 5 100 ?/100 100 2 50
Cat 5e (auch 5+) 100 250/500 100 4 250
6 250 500/1000 100 4 250
6a 500 ?/10000 100 4 ?
7 600 ?/10000 100 4 ?

Ich habe ein Cat 5-Kabel probiert, der Switch hat damit aber nur 100MBit angeboten. Mit Cat 5e-Kabeln ging es dann. Alle Kabel haben übrigens dieselben Stecker, erst bei Cat 7 werden andere Stecker verwendet (die allerdings kompatibel zu den alten sind, d.h ein Cat 7-Stecker passt auch in eine alte Buchse).

RJ45 Stecker
Ein RJ45 Stecker an einem Cat5-Kabel

 

Besonderheiten, die zu beachten sind:

  • 1000 MBit/s entsprechen 125MByte/s. Der PCI-Bus des PCs kann diese Transferrate geschwindigkeitsmässig nicht bedienen, d.h. man wird die theoretischen 1000 MBit mit PCI nicht erreichen. Desweiteren sind übliche Platten mit 50-80MByte/s ebenfalls deutlich unter der theoretisch möglichen Geschwindigkeit des Netzes. Unabhängig davon wird man aber Transferraten erreichen, die deutlich über denen eines 100MBit-Netzes sind (siehe weiter unten).
  • Es braucht keine Crossover-Karten mehr, da alle Gigabit-Switches schon Auto-MDX beherrschen
  • Eine Mischung 10/100/1000 Geräte am selben Switch ist kein Problem, alle laufen mit der höchsten Geschwindigkeit

Die Umstellung

Ich habe die Linux-Rechner vor dem Hardware-Tausch hochgefahren und im BIOS die interne LAN-Karte disabled, um  Konflikte zu vermeiden. Nach dem Herunterfahren wurden die Karten ausgetauscht.

Gigabit Ethernet-Karte mit Realtek 8169 Chip (Links eine Boot-PROM-Fassung)
Gigabit Ethernet-Karte mit Realtek 8169 Chip
für den PCI-Bus (Links eine Boot-PROM-Fassung)

Nach dem Hochfahren ist erwartungsgemäß kein Netzbetrieb mehr möglich, denn die bekannte Netzkarte wurde deaktiviert, die neue Karte wurde noch nicht konfiguriert. Trotz disablen der onboard-Karte hat der Kernel auf allen PCs die Karte bemerkt.
Startet man auf den OpenSuse Rechnern Yast und geht dort in den Bereich Netzwerkgeräte -> Netzwerkkarte, wird dort neben der alten nun auch die neue Karte angezeigt. Diese kann dann einfach mittels Bearbeiten konfiguriert werden. Vorher habe ich aber noch die alte Karte bearbeitet, deren Netzwerkadresse geändert (die neue Karte soll die alte IP-Adresse übernehmen) und die Aktivierung der alten Karte auf „manuell“ umgestellt. Für die neue Karte sind die typischen Dinge (eigene IP-Adresse, Netzmaske, DNS-Server, Default-Gateway) einzustellen. Yast beenden und die neue Karte funktioniert. Bei mir wurde die neue Karte als „eth1“ eingebunden.

Transferraten von Gigabit Ethernet

Um Gigabit Ethernet auszureizen, benötigt der PC RAID-Systeme und eine schnellere Anbindung des Plattenzugriffs an die Netzwerkkarte als es PCI bieten kann. Mit einem Wald-und-Wiesen-PC wie ich ihn habe, kann man nur ein Bruchteil der möglichen Leistung erreichen.

2008: Mit dem Gigabit Ethernet ergeben sich beim Transfer deutlich höhere Werte als mit dem 100MBit-Netzwerk. Bei ersten Messungen kam ich auf ca. 230MBit/s. Die interne Plattengeschwindigkeit wird nicht erreicht. Trotzdem werden Daten fast Faktor 4 schneller übertragen. Es macht einen deutlichen Unterschied, 1 Minute statt 4 Minuten auf die Übertragung einer 4GByte Video-Datei zu warten.

2012 wurde die Messung mit neueren Geräten wiederholt und dabei 65MByte/s erreicht, mit 517MBit/s immerhin rund die Hälfte der theoretisch möglichen Geschwindigkeit.

Jahr der messung Medium Quelle Medium Ziel Verbindungstechnik Volumen
[MByte]
Übertragungs-
dauer [s]
Transferrate
[MByte/s]
2008 interne SATA-1
Linux ext3 Quellrechner: Pentium 4 3Ghz, 2GByte RAM, OpenSuse 10.2
externe HD via NFS
Linux ext3 Zielrechner: Pentium 4 2,26 Ghz, 1GByte RAM, OpenSuse 10.0
Switch: TP-Link TL-SG 1008D
Netzwerkkarten: LogiLink Gigabit Ethernet PCI Adapter – Giga LAN Card
Gigabit Ethernet 2672 97 27,3
2012 interne SATA-2
Linux ext4
Quellrechner:
Quadcore Q6600 2,4Ghz, 6GByte RAM, OpenSuse 12.1
Built in LAN Karte (Gigabyte Board)
externer PC via NFS, Linux ext4

Zielrechner:
Prentium 4,  2,4Ghz, 2GByte RAM, OpenSuse 12.1

Netzwerkkarten: LogiLink Gigabit Ethernet PCI Adapter – Giga LAN Card

Gigabit Ethernet 9500 147 64,6