网卡最大传输单位MTU和巨型帧(Jumbo frame)设置

1. 背景：在1998年，Alteon Networks 公司提出把Data Link Layer最大能传输的数据从1500 bytes 增加到9000 bytes，这个提议虽然没有得到IEEE 802.3 Working Group的同意，但是大多数设备厂商都已经支持

1500bytes 不包含18字节（14+4CRC）

2. 产生原因：提高网络的吞吐率和效率（小的数据报文封装二层信息时，效率不高），同时减少设备CPU的负担（对于小的报文，CPU花费大量的时间来分片和重组报文）

3. 定义：Jumbo frames 是指比标准Ethernet Frames长的frame，即比1518/1522 bytes大的frames

1) Jumbo frame的大小是每个设备厂商规定的，不属于IEEE标准

2) Jumbo frame 在full-duplex 的Ethernet网络上运行

3) Jumbo frame定义了一个“link negotiation”协议，来和对端的设备协商，

是否对端设备支持使用Jumbo frames

4) 标准的以太网IP报文大小是：1500 bytes，不包含以太网头和FCS的18 bytes（6+6+2+4），

如果包含以太网头和FCS，则为1518 bytes

5) Jumbo frame 一般指的是二层封装三层IP报文的值大于9000bytes的报文

4. Cisco 在Gigabit Ethernet上采用的是Supervisor III/IV（引擎），所以支持Jumbo Frames，但是在Ethernet/Fast Ethernet由于采用的Supervisor I/II，所以不支持Jumbo Frame.---因为一般的Cisco设备Supervisor I/II 都是采用的是ASIC的芯片，没有办法支持

5. 配置：

在接口上配置

sup3(config)#interface gigabitEthernet 1/1

sup3(config?if)#mtu ?

<1500?9198> MTU size in bytes

sup3(config?if)#mtu 9198

全局配置：

Use the system mtu command to change the MTU for all 10/100 interfaces. This command only effects 10/100 interfaces.

使用system mtu（仅对10/100M接口起作用）命令来改变10/100M接口的MTU：

3750(config)# system mtu 1546

3750(config)# exit

3750# reload

使用system mtu jumbo（仅对GE接口起作用） 命令来改变Gigabit Ethernet 接口的MTU：

3750(config)# system mtu jumbo 9000

3750(config)# exit

3750# reload

6. 为什么是最大为9000 bytes：

1) 4 bytes的CRC最大支持12000 bytes大小的字节，超过了就没有办法检查了

2) 其它的因数可能和NFS等有关系

7. Cisco的 Jumbo Frames

1) Cisco的 Supervisor III and IV 引擎能够支持最大9198 bytes的Jumbo Frame

2) 9198 bytes包含802.1q tag or ISL VLAN tag,但是不包含Ethernet header 和CRC，

所以在Cisco的设备上，最大的Ethernet frame size 为：9198+18= 9216 bytes

3) Catalyst 4000s 和 Catalyst 6000s 系列指的Jumbo frames 帧的大小是不一样的，

在Catalyst 6000s，9216 不包含Ethernet header 和CRC，所以支持的最大Ethernet Frame

大小为9216+18= 9234

在 Catalyst 4000s上，9216 已经包含了Ethernet header 和CRC

8. Jumbo Frame Support in Supervisor III/IV（引擎）：

Protocol/Application	Number of Header Bytes	Total Frame size	Command
802.1q trunking	4	1500 + 4 + 18 = 1522	No MTU commands required.
QinQ pass-through (802.1q inside 802.1q, useful for ISPs to segregate customer traffic)	4 + 4	1500 + 8 + 18 = 1526	system mtu 1504
MPLS VPN pass-through (two 4-byte labels)	4 + 4	1500 + 8 + 18 = 1526	system mtu 1508
UTI/L2TPV3 pass-through (encapsulate one Ethernet packet in another Ethernet packet with a tunneling header. Useful to transport any payload such as IP/IPX and so on over an IP backbone).	18+ 20+12	1500 + 50 + 18 = 1568	system mtu 1550

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[LINUX] 巨型帧(Jumbo frame)设置

frame 大小為 64bytes ~ 1518bytes(依據 data 大小來決定大小).這 data 大小定義是在10幾年前了,到目前網路環境已經從 10/100M 到 1G/10 G 的環境下,這樣的資料大小實在不符合效益.因為資料最大只能裝 1500 bytes.如果一筆 9000 bytes 大小的資料需要封裝成 6 個 frame.這樣就浪費了 18(frame 大小不包括 data) * 5(需多封裝 5 個 frame) = 90 bytes 的資料.時間長久下來資料就會浪費更多.

也因此 Jumbo frame 出現了!!它的資料最大可以到 9000 bytes 在 Linux 用 #ifconfig 就可以看到目前的最大資料量是多少!!

[root@benjr ]# ifconfig eth2
eth2      Link encap:Ethernet HWaddr 00:1A:64:22:04:83
inet addr:192.8.1.55 Bcast:192.8.1.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::21a:64ff:fe22:483/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:1440102 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:269896 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:188856502 (180.1 MiB) TX bytes:18973940 (18.0 MiB)
Interrupt:177

MTU:1500 (Maximum Transmission Unit )的縮寫,就是目前系統預設的最大資料量.可以直接透過 #ifconfig 設定!!目前最大支援到 9000 bytes.

[root@benjr ]# ifconfig eth2 mtu 9000
[root@benjr ]# ifconfig eth2
eth2      Link encap:Ethernet HWaddr 00:1A:64:22:04:83
inet addr:192.8.1.55 Bcast:192.8.1.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::21a:64ff:fe22:483/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:9000 Metric:1
RX packets:1440102 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:269896 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:188856502 (180.1 MiB) TX bytes:18973940 (18.0 MiB)
Interrupt:177

#ifconfig 是暫時生效的如果要讓 MTU 在開機時就設定好還是需要修改設定檔 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ethx.

[root@benjr ]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth2
# Please read /usr/share/doc/initscripts-*/sysconfig.txt
# for the documentation of these parameters.
TYPE=Ethernet
DEVICE=eth2
BOOTPROTO=dhcp
ONBOOT=yes
USERCTL=no
IPV6INIT=no
PEERDNS=yes
MTU=9000

還有一種 Super jumbo frames 可支援到 64000 bytes.雖然 Jumbo frame 可以讓網路效能提昇但是問題來了,並不是每一個 switch 或是網卡都支援 Jumbo frame.所以到頭來 frame 還是會被切割成較小的 frame.至於你要看 switch 或是網卡有沒有支援 Jumbo frame.在 ping 的時候加入參數(-s) 指定資料大小.

[root@benjr ]# ping IP -s 5000

如果 ping 沒有反映這時就要檢查一下你的 switch 或是網卡有沒有支援 Jumbo frame.