PXE Legacy/UEFI Boot – Langsame Datenübertragung

Wenn Sie eine PXE-Umgebung eingerichtet haben, kann es unter Umständen passieren, dass die Datenübertragung sehr lange dauert je nach verwendetem Netzwerk Layout. Ich habe Ihnen daher ein paar einfache Beispielgrafiken erstellt, die sowohl ein schlechtes Netzwerklayout zeigen, als auch ein gutes. Es muss aber nicht immer direkt an den physikalischen Gegebenheiten liegen, denn auch die einzelnen Serverdienste oder gar die Konfiguration selbst könnten der Grund dafür sein.

Schlechtes Netzwerklayout (Server ist via WLAN mit dem Netz verbunden)

PXE-Boot Beispiel für ein schlechtes Netzwerk Layout.
PXE-Boot Beispiel für ein schlechtes Netzwerk Layout.

Randnotiz

Warum habe ich die PC’s (Clients) nicht mittels WLAN mit dem Router verbunden ?

Gerade die Generation “Faul” (Nicht böse gemeint) verlegt doch keine Kabel mehr im privaten Haushalt.

Weil wir hier über den PXE Boot reden.

Haben sie mal versucht über PXE mittels einer WLAN Schnittstelle zu booten ?

Scheinbar noch nicht, denn dann wüssten sie, dass dies bei den meisten WLAN Karten nicht möglich ist. Technisch gesehen wäre das machbar, die Hersteller sehen sich jedoch nicht in der Pflicht das auch anzubieten. Der Client kann also nur über Kabel einen PXE Boot vollziehen. Merken Sie sich das, denn das könnten Sie nochmal brauchen.

Zur Grafik

WLAN an sich ist natürlich für gewisse Verwendungszwecke ausreichend und auch genügend. Beispielsweise für den normalen Handy/Tablet/Ipad Gebrauch oder dem ganz normalen surfen. Wenn sie jedoch große Datenmengen damit übertragen wollen (Live Backups von PC’s, große private Videos, oder sonstige große Dateien) oder Ihren Server mit WLAN anbinden, wird das gewaltige Nachteile mit sich bringen. Privat habe ich selbst alles verkabelt (Mit Serverschrank), was ich verkabeln konnte. Nur noch das Handy oder ähnliche Geräte nutzen das WLAN Netz. Geht halt nicht anders 😀

Sie müssen sich immer stets vor Augen halten, dass Ihr Netz nur so schnell sein kann wie sein langsamstes Glied in der Kette! Wenn wir also jetzt davon ausgehen, das der Router 1Gbit Ethernet Anschlüsse hat, die Clients ebenso, der Router aber mit WLAN mit dem Server kommuniziert, dann wäre das Ihr Flaschenhals.

Sie werden jetzt vielleicht sagen, dass es ja mittlerweile auch den WLAN AC Modus mit 1,3Gbit/s gibt (Hohle Werbephrasen). Das mag sein, in der Praxis jedoch können sie froh sein, wenn sie die Hälfte der maximal möglichen Datenübertragung (max 162,5 MB/s) erreichen. Meistens erreichen Sie nicht einmal das! Ein weiterer Punkt ist natürlich die geringe Reichweite, die ein 5 GHZ Frequenzband mit sich bringt. Nach wenigen Metern ist das Netz nämlich nicht mal mehr schneller als ein gutes altes WLAN N Netz mit 300Mbit/s und deutlich höherer Reichweite.

Zudem wird das Problem durch umso mehr Störquellen wie andere WLAN Netze, zu viele Teilnehmer oder aber metallische Gegenstände in der Nähe (Betonwände mit viel Eisen) nur umso schlimmer. Die maximal mögliche Geschwindigkeit würde also immer weiter in den Keller sinken. Gerade wenn Sie in der Stadt wohnen, werden Sie etliche andere WLAN Netze in Ihrer Umgebung finden. Daher sollten sie mit allen Mitteln vermeiden, Server mittels WLAN an Ihr Netz anzubinden. Es ist auch so ziemlich egal, welche Dienste/Serverprozesse auf diesem Server laufen. Sie müssen auch daran denken, das sie eine wesentlich höhere Latenz haben und WLAN auch sicherheitsbedenklich ist.

Wenn Sie beispielsweise Ihren Router anpingen (ping IP-Adresse):

Eingabeaufforderung - Ping Befehl (Latenz)
Eingabeaufforderung – Ping Befehl (Latenz)

und sie (Ihr Rechner) mit dem Router mittels Kabel verbunden sind, dann werden sie eine Latenz von 0-1 Millisekunden haben. Das ist in kabelgebundenen Netzwerken normal. Wenn Sie den selben Test allerdings mit einer WLAN-Verbindung vollziehen, werden Sie erstens feststellen, das die Antwortzeit um ein vielfaches höher ist (50ms+) und  zweitens diese auch schwankt! Gerade die Spieler unter Euch werden wissen, das WLAN + Online Multiplayer + First Person Shooter sich nicht sonderlich gut verträgt, jedenfalls nicht, wenn man wirklich was reißen will. Wenn sie jedoch ein Opfer oder Kanonenfutter sein wollen, ja dann taugt WLAN allerdings doch etwas. 😀

Ich habe natürlich ein sehr einfaches Netzwerksetup gewählt, das wohl auch in den meisten Haushalten so vorherrscht. Manche haben vielleicht noch diverse Switches irgendwo eingebunden, da man mehr Clients als Anschlüsse am Router hat, aber im Großen und Ganzen habe ich das Problem des Flaschenhalses deutlich beschrieben.

Gutes Netzwerklayout (Server und Clients sind kabelgebunden)

PXE-Boot Beispiel für ein gutes Netzwerk Layout.
PXE-Boot Beispiel für ein gutes Netzwerk Layout.

In guten Umgebungen sollten die Server und die Clients mittels eines kabelgebundenen Netzwerkes kommunizieren.

Flaschenhals durch 100Mbit Switch

PXE-Boot Beispiel für ein schlechtes Netzwerk Layout.
PXE-Boot Beispiel für ein schlechtes Netzwerk Layout.

Bedenken Sie aber auch hier, das sonstige Geräte wie ein sogenanntes Switch, auch 1Gbit beherrschen sollte, da sie sich sonst wieder einen Flaschenhals schaffen wie auf dem Bild zu sehen ist. Sollte Ihr Switch nur 100Mbit/s pro Port können und dieses als Verteilerstation mit allen anderen Geräten nutzen (Eine Stern-Topologie), dann kann jeder Client und Server nur noch mit mageren 12,5 MB/s Daten senden oder empfangen selbst wenn diese 1Gbit/s könnten. Das wäre also äußerst kontraproduktiv.

Clients müssen nicht immer 1Gbit unterstützen, denn wenn sie jetzt mal an Multifunktionsdrucker oder sonstige moderne Geräte denken, dann ist dies nicht immer erforderlich. Ein 1Gbit Anschluss am Drucker wäre beispielsweise wohl “etwas” überdimensioniert. Auch ein Fernseher mit 1Gbit Anschluss ist noch recht selten, da dies meistens keinen Sinn macht. Denn solche Fernseher bieten Ihnen zwar die Möglichkeit an im Internet zu surfen oder gar Streaming-Dienste zu nutzen, aber wenn Ihre gebuchte Internetverbindung kleiner als 100mbit ist, würde dieser Anschluss am Fernseher sowieso keinen Sinn machen. Und da in “Internet-Neuland Deutschland” nur sehr wenige Personen überhaupt in den Genuss einer 1Gbit Internetverbindung kommen, sehen sich die Hersteller solcher Geräte auch nicht in der Verantwortung etwas daran zu ändern. Und selbst 4K Videos sprengen nicht die 100Mbit Verbindung.  60Mbit/s ist die maximal größtmögliche Datenrate im H.264 Video Codec. Da ist also noch deutlich Luft nach oben 😀

PXE Legacy Boot langsam

Es muss nicht immer an dem Netzwerk selbst liegen warum Datenübertragungen relativ langsam vonstatten gehen. Teilweise ist das auch den Protokollen geschuldet oder den verwendeten Diensten. Gerade in PXE Umgebungen verwenden wir natürlich einen TFTP-Server (Trivial-File-Transport-Protocol). Dieser ist wie der Name schon andeutet, recht einfach gehalten. Die Illusion Daten mittels des TFTP Servers in maximal möglicher Geschwindigkeit zu übertragen sollten sie schnell wieder vergessen, denn das ist nicht möglich. Meistens ist es sogar so, das sie solche Daten mit 4 MB/s abrufen.

Es kommt hauptsächlich darauf an, welcher TFTP Server eingesetzt wird und wie gut der TFTP Client mit ihm kommuniziert. WDS Server können sie in Verbindung mit dem Windows-Boot-Manager soweit modifizieren, das 20 MB/s möglich wären.

Ein Synology NAS jedoch nutzt den openTFTP Server. Ich habe damit ein wenig herum gespielt, konnte aber egal wie ich den eingestellt habe, keinen höheren Durchsatz erreichen. Auch Modifikationen mittels der BCD Dateien (Client-seitig) brachten keinen merkbaren Unterschied.

Sie können Ihre Umgebung jedoch soweit modifizieren, dass eine Nutzung der maximal möglichen Geschwindigkeit möglich wird.  Ich habe dies in diesem Artikel schon verdeutlicht:

Syslinux 6.04 PXE Lightweight IP HTTP/FTP Support einrichten

Durch die Verwendung eines HTTP, FTP, SMB oder NFS Servers werden die Barrieren durchbrochen.

UEFI PXE Boot langsam

Auf manchen Rechnern ist das PXE-Boot-ROM fehlerhaft was dann dazu führt das die Verbindung sehr langsam oder instabil ist. In solchen Fällen ist der erste Versuch ein simples Firmwareupdate des EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory – BIOS Chip) durchzuführen der einfachste Weg um das Problem zu lösen. Generell sollten sie aber unbedingt prüfen, ob das bei mehreren Rechnern der Fall ist oder nicht. Sollte das Problem generell bestehen, liegt es eventuell doch an der Konfiguration oder Server selbst. Prüfen Sie daher ob Bandbreitenbeschränkungen eingetragen sind und heben Sie diese für diesen Dienst auf oder heben sie die Werte an.

Tipps zum starten von Netzwerkinstallationen

Sie sollten es um alles in der Welt vermeiden komplette Installationsimages in einer PXE Umgebung zu laden. Sinnvoller wäre ein Vor-Installationsimage (Win-PE) um dann darüber Windows zu installieren.Die Installation über ein Win-PE Image läuft über SMB (Server Message Block) ab und nicht über TFTP! Das ist nicht immer so und das hängt auch davon ab wie sie das alles eingerichtet haben. Ein Win-PE Image ist nach Anzahl der eingebundenen Treiber und Paketen unterschiedlich groß. Im Schnitt belaufen sich diese auf ca. 200-500MB. Und diese haben sie natürlich schneller geladen, als das 4GB Windows Image 🙂

Zum Anfang!

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