Существующий максимальный размер пакета крайне неэффективен при пересылке больших блоков данных по сетям Ethernet, скорость которых все возрастает. Передача файла размером 1 Гбайт, к примеру, требует обработки 82 тыс. пакетов, отнимая при этом не менее 10% ресурсов центрального процессора производительностью 200 MIPS — и это только на обработку сетевых прерываний. Для сети Gigabit Ethernet требования к процессору возрастают примерно на порядок.

Расширенные пакеты Ethernet, или Jumbo Frames, поддерживают ту же структуру кадров Media Access Control и механизм проверки их последовательности, что и традиционные пакеты Ethernet. Увеличен лишь размер и соответственно этому КПД пакета. Большие пакеты Ethernet позволяют уменьшить загрузку сервера до шести раз. Поскольку общее количество ресурсов, потребляемых серверным приложением, прямо пропорционально количеству принятых пакетов, уменьшение числа пакетов при одновременном увеличении их размера позволяет значительно повысить производительность.

Реальная выгода от увеличения размера пакета на самом деле заключается не в повышении (приблизительно на 2%) пропускной способности за счет уменьшения объема служебной информации в заголовках, а в снижении загрузки центрального процессора, которому больше не нужно обрабатывать такое большое количество пакетов. Размеры пакетов не оказывают влияния на перегрузку. К примеру, время, затрачиваемое на формирование и анализ заголовков пакетов, не зависит от размера информационных блоков. На принимающей стороне обработка меньшего числа пакетов порождает меньшее число прерываний, поступающих на процессор с сетевой платы.

Средний сервер тратит на обработку заголовков IP и TCP одного пакета Ethernet приблизительно 1200 циклов центрального процессора. 9018-байтный пакет Jumbo Frame объединяет в себе шесть стандартных пакетов Ethernet. Таким образом, экономится время, необходимое для обработки пяти заголовков, что составляет по меньшей мере 6000 циклов процессора.

Расширенные пакеты Ethernet позволяют также сэкономить немало процессорных циклов за счет сокращения числа временных параметров, пересылаемых из процессора в память и обратно.

Главным вопросом при обсуждении достоинств и недостатков технологии Jumbo Frames всегда была интероперабельность. Большинство используемых сегодня коммутаторов и маршрутизаторов не имеют средств поддержки больших пакетов Ethernet. В результате те пакеты, размеры которых превышают допустимый максимум, разбиваются на фрагменты или просто теряются. Понятно, что никто не собирается отказываться от нормально работающих сетевых плат, коммутаторов и маршрутизаторов только для того, чтобы обеспечить совместимость с архитектурой Jumbo Frames.

Впрочем, эти трудности несколько преувеличены. Вопросы интероперабельности следует рассматривать с двух позиций: с точки зрения сети в целом и отдельных ее участков. Максимальный размер пакета, передаваемого между двумя конечными точками, одновременно является наименьшим размером для всех участков сети и определяется протоколом TCP.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями