隨著目前數(shù)據(jù)中心、云技術(shù)的發(fā)展，各種數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)層出不窮，給數(shù)據(jù)中心帶來了新的變革，極大地提升了數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)處理性能。仔細(xì)觀察不難發(fā)現(xiàn)，這些新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更多的是一種疊加技術(shù)，也就是在原有標(biāo)準(zhǔn)IPv4協(xié)議的基礎(chǔ)上，再增加一些報文頭或者字段，這些新增的報文部分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議帶來了更加豐富的含義。比如：隧道技術(shù)、VXLAN技術(shù)、虛擬化技術(shù)、802.1BR技術(shù)等等，這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)無一例外的都要在原有標(biāo)準(zhǔn)IPv4協(xié)議報文的基礎(chǔ)上再增加一些新的報文字段，這樣組合的報文將比原來的更長，有些報文的長度超過了網(wǎng)絡(luò)MTU數(shù)值，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的MTU和最大可接受數(shù)據(jù)幀都提出了新的要求。此時MTU方面會帶來一系列的網(wǎng)絡(luò)問題。本文就來說一說新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中遇到的MTU難題。
MTU(Maximum Transmission Unit)最大傳輸單元，是指一種通信協(xié)議的某一層上面所能通過的最大數(shù)據(jù)包大小。這個參數(shù)通常與通信接口有關(guān)。MTU越大，則一個協(xié)議數(shù)據(jù)單元的承載的有效數(shù)據(jù)就越長，通信效率也越高。MTU越大，傳送相同的用戶數(shù)據(jù)所需的數(shù)據(jù)包個數(shù)也越低。但也不是MTU越大越好，因?yàn)镸TU越大，傳送一個數(shù)據(jù)包的延遲也越大;并且MTU越大，數(shù)據(jù)包中bit位發(fā)生錯誤的概率也越大。MTU越大，通信效率越高而傳輸延遲增大，所以要權(quán)衡通信效率和傳輸延遲選擇合適的MTU。
首先，不同設(shè)備處理報文的長度能力是不同的，每個設(shè)備的MTU就是其能處理最大長度的報文，如果收到了超過其MTU的報文，那么要么進(jìn)行分片轉(zhuǎn)發(fā)，要么進(jìn)行丟棄。在一個數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部和外部，數(shù)據(jù)從源訪問目的地址要經(jīng)過很多跳設(shè)備。每個設(shè)備的MTU能力不同，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸時候，數(shù)據(jù)報文必須要小于任何中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的MTU數(shù)值，否則報文會發(fā)生丟棄。在新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)部署時，經(jīng)常會遇到互通問題，一般都是因?yàn)樾戮W(wǎng)絡(luò)協(xié)議封裝需要更多的字節(jié)，報文更長，大于了其轉(zhuǎn)發(fā)經(jīng)過設(shè)備的MTU。有些設(shè)備可以調(diào)整MTU，將MTU放大，如果是一些老型號設(shè)備，本身可支持的MTU就比較小，這時就會導(dǎo)致流量不同。此時，將給新的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)部署帶來很大難度，尤其是很多設(shè)備在數(shù)據(jù)中心之外，屬于廣域網(wǎng)設(shè)備，無法進(jìn)行調(diào)整，或者是負(fù)責(zé)廣域網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)營商根本不會為某個數(shù)據(jù)中心去調(diào)整其工作的MTU數(shù)值，新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)無法部署下去。
其次，數(shù)據(jù)中心里很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器支持分片，就是當(dāng)報文長度超過了設(shè)備的MTU時，直接可以對數(shù)據(jù)報文進(jìn)行分片，然后將報文小于MTU的長度發(fā)送出去，這樣可以將MTU設(shè)置的小一些，確保新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報文可以在沿路設(shè)備上通過。不過，這樣做也有很大的缺點(diǎn)。在網(wǎng)絡(luò)通訊中，需要盡量避免發(fā)生分片和重組，因?yàn)榉制亟M對網(wǎng)絡(luò)性能影響較大，原來一個報文可以轉(zhuǎn)發(fā)出去，現(xiàn)在需要至少兩個報文，要增加相同報文頭，還有數(shù)據(jù)幀間隙字節(jié)，這些都大大增加了網(wǎng)絡(luò)開銷。網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該盡量避免頻繁出現(xiàn)這樣的情況。數(shù)據(jù)包發(fā)送時選擇合適的MTU大小對提高網(wǎng)絡(luò)性能很有必要。新一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)增加了數(shù)據(jù)報文分片的可能性，這在一定程度上降低了網(wǎng)絡(luò)性能。為了保證網(wǎng)絡(luò)性能，在新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)部署時，增加端口速率，將千兆互聯(lián)改為萬兆互聯(lián)，將萬兆提升到40G或100G，通過增加網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬，消除分片帶來的影響。當(dāng)然如果整個網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備MTU數(shù)值都很大，就盡量將MTU設(shè)置大，減少分片情況出現(xiàn)。
第三，網(wǎng)絡(luò)傳輸中的MTU是可以協(xié)商的，通過全路徑的MTU發(fā)現(xiàn)機(jī)制，找到整條路徑的最小MTU(也就是路徑MTU)，然后報文發(fā)送長度小于等于路徑MTU，這就避免了數(shù)據(jù)傳輸過程中產(chǎn)生分片，從而提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能。這個要求全路徑上的設(shè)備都支持MTU協(xié)商，只要有一臺不支持，也無法協(xié)商到最小MTU。還有MTU的協(xié)議發(fā)現(xiàn)機(jī)制還存在安全等方面的原因，經(jīng)常并不能生效，這時候就需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的特性選擇合理的MTU。如果在報文傳送過程中分片是不可避免的，那么要想辦法讓重組盡量在終端進(jìn)行，避免在轉(zhuǎn)發(fā)路徑中進(jìn)行。還有很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，比如交換機(jī)，這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是通過硬件芯片轉(zhuǎn)發(fā)的，并不支持硬件分片，只支持軟件分片，即上交換機(jī)CPU的報文才能分片，這也給新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部署帶來很大難題。交換機(jī)是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)里必不可少的設(shè)備，其不支持分片，那么經(jīng)過其的所有流量都不能分片，必須要依靠服務(wù)器或者路由器設(shè)備進(jìn)行分片，交換機(jī)默認(rèn)允許特別長的報文通過，遠(yuǎn)大于一般設(shè)備的MTU，只是不能分片，這個限制也影響了很多新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部署。
小小的MTU給新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部署帶來了極大難題，有時甚至找不到任何規(guī)避解決辦法，除了換更高端的設(shè)備，很多時候因?yàn)镸TU導(dǎo)致新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目擱淺。在新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)大潮來臨之際，應(yīng)該確定MTU的配置規(guī)范，在各個廠商都支持的情況下，盡量將MTU配置的大一些。為保證骨干網(wǎng)絡(luò)、城域網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)絡(luò)的完美工作，MTU的數(shù)值一定要遠(yuǎn)大于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，1500bytes。這個數(shù)值在新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中已經(jīng)顯得過小，很多封裝網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都大大超過了1500bytes。根據(jù)了解，大部分的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以支持配置到1600bytes，這樣可以保證大部分的封裝報文通過。MTU問題是在新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展過程中遇到的難題，很多人已經(jīng)開始意識到了MTU問題的嚴(yán)重性。MTU問題需要運(yùn)營商、數(shù)據(jù)中心、企業(yè)多方面的重視，并形成統(tǒng)一的使用標(biāo)準(zhǔn)，才能徹底解決MTU的問題。
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