第 4 章 提高大量连续数据流的吞吐量

根据 IEEE 802.3 标准，没有 Virtual Local Area Network (VLAN)标签的默认以太网帧有1518 字节的最大大小。这些帧的每一个都包含一个 18 字节标头，给有效负载保留 1500 字节。因此，对于服务器通过网络传输的每个 1500 字节数据，18 字节(1.2%)以太网帧标头是开销，且也会被传输。第 3 层和 4 协议中的标头进一步增加了每个数据包的开销。

如果您网络上的主机经常发送大量连续的数据流，如备份服务器或存有大量巨大文件的文件服务器，则请考虑使用巨型帧来节省开销。巨型帧是非标准化的帧，其最大传输单位(MTU)比 1500 字节的标准以太网有效负载大小大。例如，如果您使用最大允许的 9000 字节有效负载配置 MTU 巨型帧，则每个帧的开销减少到 0.2%。

根据网络和服务，仅在网络的特定部分（如集群的存储后端）中启用巨型帧会很有帮助。这可避免数据包碎片。

4.1. 配置巨型帧前的注意事项

根据您网络中的硬件、应用程序和服务，巨型帧可能有不同的影响。仔细决定启用巨型帧是否能在您的场景中提供好处。

巨型帧的先决条件：

传输路径上的所有网络设备都必须支持巨型帧，并使用相同的最大传输单元(MTU)大小。相反，您可能遇到以下问题：

• 丢弃的数据包。
• 由于碎片数据包，导致更高的延迟。
• 增加了碎片导致的数据包丢失的风险。例如，如果路由器将一个 9000 字节帧划分为六个 1500 字节帧，且任何一个 1500 字节帧丢失了，则整个帧都丢失了，因为它无法重新组装。

在下图中，如果来自网络 A 的主机向网络 C 中的一个主机发送了一个数据包，则这三个子网中的所有主机都必须使用相同的 MTU：

巨型帧的好处：

• 较高的吞吐量：每个帧包含更多的用户数据，而协议开销是固定的。
• 较低的 CPU 使用率：巨型帧导致较少的中断，因此节省了 CPU 周期。

巨型帧的缺陷：

• 较高的延迟：大型帧延迟后面的数据包。
• 增加了内存缓冲区使用率：大型帧可以更快地填充缓冲区队列内存。