Cadru Jumbo

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

În rețelele de calculatoare , cadrele jumbo sunt cadre Ethernet cu peste 1500 de octeți de sarcină utilă, limita stabilită de standardul IEEE 802.3 . [1] În mod obișnuit, cadrele jumbo pot transporta până la 9000 de octeți de sarcină utilă, dar există variante mai mici și ar trebui să se acorde atenție utilizării termenului în aceste cazuri. Multe switch- uri Gigabit Ethernet și plăci de rețea Gigabit acceptă cadre jumbo. Unele comutatoare Fast Ethernet și plăci de rețea Fast Ethernet pot accepta cadre jumbo. [2]

Introducere

Fiecare cadru Ethernet trebuie procesat pe măsură ce trece prin dispozitive de rețea. Procesarea conținutului unui singur cadru mare este de preferat procesării aceluiași conținut împărțit în cadre mai mici, deoarece acest lucru permite o mai bună utilizare a timpului CPU disponibil prin reducerea întreruperilor. Acest lucru minimizează, de asemenea, cheltuielile generale și reduce numărul de cadre care trebuie procesate. [3] Acest lucru este similar cu transportul fizic al unui pachet de foi în loc de mai multe plicuri simple cu câte o foaie fiecare, economisind plicuri și reducând timpii de sortare.

Cadrele Jumbo au câștigat importanță pentru prima dată în 1998, când Alteon WebSystems le-a introdus pe cardurile lor de rețea Ethernet ACEnic Gigabit . [4] Mulți alți furnizori au procedat la fel; cu toate acestea, cadrele jumbo nu fac parte oficial din standardul IEEE 802.3 Ethernet.

Utilizare

Utilizarea cadrelor jumbo reduce sarcina și încărcarea procesorului [5] și are un efect îmbunătățit asupra performanțelor TCP. [6] Prezența cadrelor jumbo poate avea un efect negativ asupra latenței rețelei, în special asupra legăturilor cu lățime de bandă redusă.

Dimensiunea cadrului utilizată de o conexiune end-to-end este de obicei limitată de cea mai mică dimensiune a cadrului în legăturile intermediare. Token Ring 802.5 poate suporta cadre cu MTU de 4464 octeți, FDDI de 4352 octeți, ATM de 9180 octeți și 802.11 poate transporta MTU de 2304 octeți (mărime maximă MSDU) -Exclusiv antetul MAC și antetul de criptare - -MSDU) MTU poate ajunge până la 7935 de octeți). [7] .

Standardul Ethernet IEEE 802.3 impunea inițial dimensiunea cadrului pe MTU de 1500 octeți, dimensiunea totală a cadrului de 1518 octeți (1522 octeți dacă este etichetat cu IEEE 802.1Q VLAN / QoS ). Actualizarea IEEE 802.3as a integrat dimensiunile antetelor, remorcilor și încapsulărilor comune până la 482 octeți de antet și remorcă, iar cel mai mare cadru Ethernet acceptat IEEE 802.3 a devenit 2000 de octeți. Utilizarea a 9000 de octeți ca dimensiune de încărcare utilă preferată pentru jumbo frame s-a născut din discuțiile din cadrul Echipei de inginerie comună a Internet2 și a rețelei guvernului federal american. [8] Recomandarea lor a fost adoptată de toate celelalte organisme naționale de cercetare și educație. Pentru a îndeplini acest criteriu obligatoriu de cumpărare, producătorii au adoptat, de asemenea, 9000 de octeți ca dimensiune MTU convențională, cu o dimensiune a cadrului jumbo de cel puțin 9018/9022 octeți (fără sau cu IEEE 802.1Q). Majoritatea echipamentelor Ethernet pot suporta cadre jumbo de până la 9216 octeți. [9]

IEEE 802.1AB -2009 și IEEE 802.3bc -2009 au adăugat lungimea maximă a cadrului (subtipul TLV 4) în protocolul LLDP pentru Ethernet. [10] Permite detectarea lungimii cadrelor pe un port printr-un câmp de doi octeți. Începând cu IEEE 802.3-2015, valorile permise sunt 1518 (numai cadru de bază), 1522 (cadru etichetat 802.1Q) și 2000 (cadru cu mai multe etichete, încapsulare). [11]

Eroare detectata

Sumele de verificare suplimentare simple conținute în protocoalele de transport UDP și TCP s-au dovedit ineficiente în detectarea erorilor de bit specifice autobuzului, deoarece cu sume simple, aceste erori tind să se compenseze reciproc. Înainte de adoptarea [rfc: 3309 a RFC 3309 ], testele de simulare cu inserarea erorilor, comparativ cu datele reale, au arătat că până la 2% din aceste erori nu au fost detectate.

Cadrele mai mari au mai multe șanse de a experimenta erori nedetectate cu simpla detectare a erorilor CRC32 folosită în cadrele Ethernet - pe măsură ce dimensiunea pachetului crește, este mai probabil ca mai multe erori să se anuleze reciproc. [12]

O abordare IETF pentru adoptarea cadrelor jumbo evită degradarea integrității unității de date de serviciu prin efectuarea unui CRC suplimentar la nivelul de protocol de rețea next-to-Ethernet. Protocolul de transmitere a fluxului de control [rfc: 4960) ( RFC 4960 ]) și transportul iSCSI ( RFC 7143 ) utilizează polinomul Castagnoli CRC . Polinomul Castagnoli 0x1EDC6F41 atinge distanța Hamming HD = 6 pe o MTU Ethernet (până la o lungime de 16.360 biți) și HD = 4 până la 114.663 biți, care este de peste 9 ori lungimea unei MTU Ethernet. Aceasta oferă doi biți suplimentari de capacitate de detectare a erorilor pe blocuri de dimensiuni MTU prin polinomul Ethernet Ethernet CRC fără a sacrifica capacitatea HD = 4 pentru dimensiuni de date de până la 72 kbits sau mai mult. [13] Suportul polinomial Castagnoli CRC într-un transport generic a fost conceput pentru a gestiona blocuri de date și în cadrul unui transport TCP pentru a transporta date SCSI, ambele oferind rate mai bune de detectare a erorilor, în ciuda utilizării cadrelor jumbo, în cazul în care o creștere a Ethernet MTU ar fi altfel au dus la o reducere semnificativă a detectării erorilor.

Configurare

Unii producători, nu toți, permit setarea dimensiunii antetelor, a dimensiunii maxime a cadrului (incluzând anteturile cadrelor , a dimensiunii maxime a pachetului strat 2) sau a unității maxime de transmisie (dimensiunea maximă a pachetului strat 3 excluzând antetele cadrelor). Prin urmare, poate fi necesar să configurați valori diferite în echipamente de la diferiți furnizori pentru a se potrivi cu setările.

Combinarea dispozitivelor configurate jumbo frame și dispozitive configurate non frame jumbo într-o rețea poate cauza probleme de performanță a rețelei. [14]

Eficiența benzii

Cadrele Jumbo pot crește eficiența rețelelor Ethernet și a gazdelor prin reducerea cheltuielilor de protocol, așa cum se arată în exemplul următor cu TCP peste IPv4 . Cheltuielile generale de procesare a gazdei pot scădea în funcție de raportul dimensiunii încărcăturii utile (de aproximativ șase ori îmbunătățirea din exemplu). Acest lucru poate fi semnificativ, dar depinde de modul în care pachetele sunt procesate pe gazdă. Gazdele care utilizează gestionarea TCP la nivel de adaptor de rețea vor avea mai puține avantaje decât gazdele care procesează cadre cu CPU.

Eficiența lățimii de bandă la nivel de cadru
Tipul cadrului MTU Cheltuieli generale la nivelul 1 Cheltuieli generale la nivelul 2 Cheltuieli generale la nivelul 3 Cheltuieli generale la nivelul 4 Dimensiunea PDU Total transmis [alfa 1 superior] Eficiență [alfa 2 mai mare]
Standard 1500 preambul
8 octeți		 IPG
12 octeți		 antetul cadrului
14 octeți		 FCS
4 octeți		 Antet IPv4

20 octeți

 Antet TCP
20 octeți		 1460 octeți 1538 octeți 94,93%
Jumbo 9000 preambul
8 octeți		 IPG

12 octeți

 antetul cadrului
14 octeți		 FCS
4 octeți		 Antet IPv4
20 octeți		 Antetul TCP
20 octeți		 8960 octeți 9038 octeți 99,14%
Alte dimensiuni ale cadrelor pentru referință
IEEE 802.11 [15] [16] 7935 Preambul și antetul PLCP
24 octeți		 IPG
variabil		 antet cadru și securitate ovhd
52 octeți		 FCS
4 octeți		 Antet IPv4

20 octeți

 Antetul TCP
20 octeți		 7895 octeți 8015 + octeți de dimensiune IPG <98,5%
IEEE 802.11 conectat prin Ethernet 1500 Preambul și antetul PLCP
24 octeți		 IPG
variabil		 antet cadru și securitate ovhd

52 octeți

 FCS
4 octeți		 Antet IPv4
20 octeți		 Antetul TCP
20 octeți		 1460 octeți 1580 + octeți de dimensiune IPG <92,4%

Scalabilitatea relativă a fluxului de date de rețea în funcție de ratele de transfer de pachete este legată de dimensiunea sarcinii utile a pachetelor. [17] În general, pe măsură ce debitul de linie crește, dimensiunea încărcăturii utile a pachetelor ar trebui să crească în proporție directă pentru a menține parametri de sincronizare echivalenți. Cu toate acestea, aceasta implică scalarea mai multor circuite logice intermediare de-a lungul căii de rețea pentru a se potrivi cu dimensiunea maximă necesară a cadrului.

Cadru jumbo pentru bebeluși

Cadrele jumbo pentru bebeluși sunt cadre Ethernet care sunt doar puțin mai mari decât permit standardele IEEE Ethernet. [2] Cadrele jumbo pentru bebeluși sunt, de exemplu, necesare pentru implementarea IP / MPLS prin Ethernet, menținând în același timp serviciile Ethernet cu o sarcină utilă standard de 1500 de octeți. Majoritatea implementărilor vor necesita ca cadrele de utilizator non-jumbo să fie încapsulate în formatul cadrului MPLS, care la rândul său poate fi încapsulat într-un format cadru Ethernet adecvat, cu valori EtherType de 0x8847 și 0x8848. [18] Creșterea cheltuielilor suplimentare cu anteturile MPLS și Ethernet suplimentare înseamnă că suportul pentru cadre de până la 1600 de octeți este necesar în rețelele Carrier Ethernet. [19]

Cadru super jumbo

Cadrele super jumbo (SJF) sunt cadre cu o dimensiune a sarcinii utile mai mari de 9000 de octeți. Deoarece procesul de ajustare a dimensiunii MTU a rețelelor naționale de cercetare și educație de înaltă performanță de la 1500 de octeți la aproximativ 9000 de octeți a fost lung și dificil, o creștere suplimentară până la 64.000 de octeți este încă în curs de examinare. Principalul factor implicat în creșterea dimensiunii maxime a segmentului (MSS) este creșterea dimensiunii tamponului de memorie disponibil în fiecare aparat de rețea intermediar de-a lungul căii.

Abordare alternativă

Gestionarea cadrelor mari din placa de rețea în trimiterea și primirea mare, eliberează încărcarea procesorului, făcându-l independent de dimensiunea cadrului. Este o modalitate de a elimina costurile per pachet care au dus la proiectarea cadrelor jumbo. [20] Cadrele Jumbo sunt încă utile din punct de vedere al lățimii de bandă, deoarece reduc cantitatea de lățime de bandă utilizată prin reducerea cheltuielilor cu protocolul.

Notă

  1. ^ ethernetalliance.org , http://www.ethernetalliance.org/wp-content/uploads/2011/10/EA-Ethernet-Jumbo-Frames-v0-1.pdf . Adus la 18 iunie 2015 .
  2. ^ a b cisco.com , https://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/switches/catalyst-6000-series-switches/24048-148.html . Adus la 22 august 2011 .
    „Comutatoarele din seria Catalyst 3750/3560 acceptă un MTU de 1998 octeți pentru toate interfețele 10/100” .
  3. ^ EthernetAlliance.org , http://www.ethernetalliance.org/wp-content/uploads/2011/10/EA-Ethernet-Jumbo-Frames-v0-1.pdf . Adus la 28 aprilie 2017 .
  4. ^ Jeff Caruso, Alteon încă în joc pentru Jumbo Frames , în Network World , 22 octombrie 1998. Accesat la 4 iulie 2011 (arhivat din original la 15 octombrie 2012) .
  5. ^ A Foong, T. Huff și H. Hum, TCP Performance Re-vizitat , în 2003 IEEE Simpozion internațional privind analiza performanței sistemelor și software-ului. ISPASS 2003 , 2003, pp. 70–79, DOI : 10.1109 / ISPASS . 2003.1190234 , ISBN 978-0-7803-7756-1 .
  6. ^ D Murray, T Koziniec și K Lee, MTU-uri mari și performanță pe internet , în 2012 IEEE a 13-a Conferință internațională de comutare și rutare de înaltă performanță , 2012, pp. 82–87, DOI : 10.1109 / HPSR.2012.6260832 , ISBN 978-1-4577-0833-6 .
  7. ^ Torvalds, https://github.com/torvalds/linux/blob/00e4db51259a5f936fec1424b884f029479d3981/include/linux/ieee80211.h#L207 .
    "Linux / include / linux / ieee80211.h Linux Kernel Headers" .
  8. ^ Rick Summerhill, https://noc.net.internet2.edu/i2network/jumbo-frames/rrsum-almes-mtu.html .
  9. ^ Scott Hogg, https://www.networkworld.com/article/2224722/jumbo-frames.html .
    "Majoritatea dispozitivelor de rețea acceptă o dimensiune de cadru jumbo de 9216 octeți." .
  10. ^ IEEE 802.3 79.3.4 Dimensiunea maximă a cadrului TLV
  11. ^ IEEE 802.3 3.2.7 Câmpul MAC Client Data
  12. ^ Matt Mathis, Argumente despre Internet MTU , la web.archive.org , 8 octombrie 2016. Accesat la 23 august 2019 (arhivat din original la 8 octombrie 2016) .
  13. ^ Philip Koopman, users.ece.cmu.edu , http://users.ece.cmu.edu/~koopman/networks/dsn02/dsn02_koopman.pdf .
  14. ^ kb.netgear.com , https://kb.netgear.com/25091/Guidance-on-the-use-of-jumbo-frames . Adus pe 21 martie 2020 .
  15. ^ Philip, Wireless Network Speed ​​Tweaks . Speedguide.net , 20 octombrie 2016. Accesat 20 octombrie 2016 .
  16. ^ IEEE 802.11-2012 8.2.3 Format cadru general
  17. ^ W. Rutherford, L. Jorgenson și M. Siegert, 16000–64000 B Experimente pMTU cu simulare: Cazul pentru cadre super jumbo la Supercomputing '05 , în Optical Switching and Networking , vol. 4, nr. 2, 2007, pp. 121-130, DOI : 10.1016 / j.osn.2006.10.001 .
  18. ^ RFC-3032, Codificare MPLS Label Stack .
  19. ^ Ceragon, Jumbo Frames: The Microwave Perspective, brief tehnic Arhivat 15 septembrie 2012 la Internet Archive .
  20. ^ codingrelic.geekhold.com , https://codingrelic.geekhold.com/2011/12/requiem-for-jumbo-frames.html . Adus pe 7 decembrie 2011 .

linkuri externe

Telematică Portal telematic : accesați intrări Wikipedia care vorbesc despre rețele, telecomunicații și protocoale de rețea
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Jumbo_frame&oldid=121827486 ”