相關背景知識

2.2.1 Samba 服務常式簡介

SMB/CIFS（Server Message Block/Common Internet File System）[20]是由微軟 開發的一種軟體程序級的網路傳輸協議，主要用來使得一個網路上的機器共享電 腦文件、印表機、串列埠和通訊等資源。它也提供認證的行程間通訊機能。它主 要用在裝有 Microsoft Windows 的機器上，在這樣的機器上被稱為 Microsoft Windows Network。

Samba[21]是在 1991 年由 Andrew Tridgwell 所開發出來的軟體，使 UNIX 系列 的 作 業 系 統 能 與 微 軟 Windows 作 業 系 統 的 SMB/CIFS （ Server Message Block/Common Internet File System）網路協定做連結。此軟體在 Windows 與 UNIX 系列 OS 之間搭起一座橋梁，讓兩者可經由網路互相存取檔案等資源。

及 1996 年，約於昇陽推出 WebNFS 的同時，微軟提出將 SMB 改稱為 Common Internet File System（CIFS）。此外微軟還加入了許多新的功能，比如符號連結、硬

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連結、提高文件的大小。微軟還詴圖支持直接聯繫，不依靠 NetBIOS，不過這個 詴圖依然處於嘗詴階段，並需要繼續完善。微軟向互聯網工程工作小組提出了部 分定義作為網際網路草案。不過這些提案現在均已過期。

Samba 主要又分為三個 deamon：nmbd、smbd、winbind。

 nmbd：用於管理工作群組，NetBIOS name 的解析，利用 UDP 協定開啟

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圖表 5 Smbd 流程圖

2.2.2 Samba 讀取效能

Samba NAS server 針對於讀取，已經支援 sendfile[11]的系統功能，以達到近 似 zero-copy 的作法，於 Samba 讀取的效能，我們也有進行相關量測、分析和改進，

過程及結果在王俊文的論文中詳述[22]。

2.2.3 TCP/IP Offload Engines（TOE）

由於網路頻寬和速度的快速成長，傳統運行 TCP/IP 協定處理的方式已經越來 越成為高效能網路計算的瓶頸。在目前的乙太網路中，TCP/IP 協定的處理都是透 過軟體方式在中央處理器上實現。當網路速度達到 Gigabit 數量級時，CPU 就越來 越繁忙，其中大部分處理的負擔都是來自於對 TCP/IP 協定的處理，例如對 IP 數據 包的校對處理、對 TCP 數據流的可靠性和一致性處理。大量協定數據還需要透過

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I/O 中斷進行操作，不斷在網路接口緩衝區和應用程式內存之間進行數據交換，這 些額外負擔大大地降低了 CPU 的處理效率，增加了應用計算的帄均等待時間。按 照 CPU 對網路數據流的處理比率分析，大概 CPU 每處理 1bit 網路數據，就將消 耗 1Hz 的處理性能，也就是說需要 20GHz 的 CPU 處理能力於全滿的負荷下運行 才能滿足 10Gbps 乙太網路的處理要求。

同時，由於目前對 TCP/IP 協定進行處理都是採用通用 CPU 及其配套的系統 結構，而這種體系下 CPU 的主要功能式進行一般計算，並非進行輸入輸出操作。

因此在網路頻寬和速度快速發展下，網路速度高於 CPU 對 TCP/IP 協定的處理速 度，導致系統的輸出輸入成為網路瓶頸。

為了在高速網路環境中改進和優化服務器效能，減輕對網路協定的處理負 荷，TCP/IP 卸載引擎（TOE，TCP/IP Offload Engine）技術應運而生[23]。

TOE 技術的基本思想是分擔 CPU 對 TCP 和 IP 協定的處理，將協定處理過程 放到高速網卡等硬體上完成，其中包括 TCP、IP、UDP、ICMP 等子協定處理。（圖 表 6）將原來通過軟體方式處理的 TCP/IP 協定放在專門的硬體上完成，從而將應 用和網路分離處理，會使 10G 乙太網路環境中應用服務器的 CPU 資源利用率大大 提高，顯著地改善服務器性能。

圖表 6 Conventional Ethernet and TCP Offload Architecture

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