什么是MTU
根據(jù)AWS EC2的文檔：
The maximum transmission unit (MTU) of a network connection is the size, in bytes, of the largest permissible packet that can be passed over the connection. The larger the MTU of a connection, the more data that can be passed in a single packet. Ethernet packets consist of the frame, or the actual data you are sending, and the network overhead information that surrounds it.
MTU卸察，即是一個connection上最大允許的packet/frame大小废赞。我們知道宴凉，交換機(switch)和路由(router)的CPU都是按幀(frame)來處理信息秀存。那么每個frame越大艺骂，理論上我們部署的網(wǎng)絡(luò)中的router和switch總體效率便會得到提高报慕。
Ethernet Frame
拿Ethernet Frame作例子：
每個frame的header大小是固定的(frame delimiter之后的：MAC destination + MAC source + 802.1Q tag + length) = 18 bytes晕鹊。802.1Q協(xié)議，也被稱為Dot1q沫浆，本質(zhì)上是用來在IEEE 802.3 Ethernet network上支持VLAN的，這里不贅述滚秩。由于VLAN的廣泛使用专执，我們這里將其考慮進來。
由于header+preamble的大小固定郁油，很顯然每個frame/packet越小本股，收發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(switch/router)CPU花費在組合和拆分信息(收到frames時組合，發(fā)送信息時拆分)的時間和資源就越多桐腌，舉一個極端情況拄显，如果每幀payload只有1 byte，那我們不需要計算也能直觀感覺到案站，這個網(wǎng)絡(luò)的信息處理效率（吞吐量 / throughput）低得莫名其妙躬审。從信息有效的比率的角度來說，F(xiàn)ixed Header + Payload = Unit Size蟆盐，如果允許的Unit Size越大承边，那么每個frame的payload也就越大，所以所有的frames的信息里石挂，fixed header占的比例就越小博助，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就更多地在處理有效信息——payload。
Why Jumbo Frame
根據(jù)IEEE 802.3痹愚，現(xiàn)在IEEE規(guī)定的Ethernet MTU是1500個字節(jié)富岳。滿打滿算，1500個字節(jié)在payload上用完拯腮，1500/1542 （1500+26+4+12=1544）= 97.28%是這個限制下最高的利用效率（假設(shè)使用802.1Q VLAN tagging ）城瞎。隨著網(wǎng)絡(luò)的日漸發(fā)達，對性能的要求愈加苛刻疾瓮，人們不滿足于1500MTU脖镀，所以擁有9000字節(jié)payload的Jumbo Frame便應(yīng)運而生。
Jumbo Frame并不是什么新鮮的東西狼电，Jumbo Frame起源于 Alteon WebSystems 推出的ACEnic Gigabit Ethernet adapters⊙鸦遥現(xiàn)在的Jumbo Frame是9000MTU這一規(guī)范，也是源自于此肩碟。所以并不是說固定9000字節(jié)强窖，不同的網(wǎng)絡(luò)（設(shè)備）供應(yīng)商可能提供不同的選擇。
Jumbo這個詞本意就是“巨大削祈，特大”翅溺，所以一般frame size非標(biāo)準(zhǔn)（1500MTU）的frame規(guī)制脑漫，我們都可以稱其為Jumbo Frame。
說到這里咙崎，我們可能會有些迷惑的地方在于优幸，1500MTU 或者9000MTU，到底是指的payload size還是整個frame的大小呢褪猛？這真的是一個case by case的問題网杆，各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商可能從未統(tǒng)一過。比如Cisco IOS 1500可能跟Juniper 1518一樣伊滋，很明顯一個標(biāo)明的MTU沒包含header一個包含了header碳却，又比如AWS的Jumbo Frame是指的整個packet size 9000，而AWS又稱這個standard為9001MTU笑旺。
Jumbo Frame的應(yīng)用
使用上昼浦，比較重要的一點是，Jumbo Frame在一套系統(tǒng)中的應(yīng)用筒主，必須是end-to-end的关噪。因為一旦中間有任何一個hop，任何一環(huán)沒能支持同一MTU的Jumbo Frame物舒，那么那一個部分就可能成為整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)瓶頸——木桶原理色洞，最慢的一環(huán)決定了整體的速度戏锹。
現(xiàn)在的主流廠商基本上都支持Jumbo Frame冠胯。比如說Juniper Networks的SRX Series Services Gateway都支持最多9192字節(jié)的Jumbo Frame，當(dāng)然這是整個packet size锦针，payload部分仍是9000字節(jié)荠察。
IP Fragmentation和Path MTU Discovery
IP Fragmentation，即是一個支持IP協(xié)議的link（比如兩個router）MTU大小小于packet size時奈搜，該IP packet被切分傳送悉盆。然后link的接收方則會將MTU的packet重新組合。比如說router A開始發(fā)送Jumbo Frame馋吗，而下一個hop的router B仍舊認(rèn)為這個link的MTU是1500焕盟，那么這里就可能會發(fā)生IP Fragmentation，否則router B就只能丟掉不合標(biāo)準(zhǔn)的來自于A的packets宏粤。
Path MTU Discovery則是基于ICMP的脚翘，用于確定一個link的MTU的技術(shù)。如果要支持Jumbo Frame绍哎，一個網(wǎng)絡(luò)勢必要支持Path MTU Discovery来农，否則該網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備會缺乏調(diào)整MTU的能力。
Jumbo Frame的問題
Jumbo Frame之所以沒有成為現(xiàn)今IEEE的正式標(biāo)準(zhǔn)崇堰，恐怕是因為它所具有的一些問題沃于。
一個問題便來自于上面所說的Path MTU Discovery涩咖。眾所周知，ICMP有著很多安全隱患（比如典型的DoS--ICMP flood）繁莹，因而許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商/ISP/用戶自己會關(guān)掉/block掉整個ICMP檩互，這便會限制Jumbo Frame的使用。
另一個問題蒋困，如上所述盾似，Jumbo Frame要發(fā)揮價值，必須要一個網(wǎng)絡(luò)end-to-end的支持并開啟Jumbo Frame雪标，這一點零院，在很復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，不論是開發(fā)角度還是實踐角度村刨，都是很難的告抄。當(dāng)然有一些特殊的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境很適合使用，比如說AWS的Direct Connect——為用戶提供AWS到自己的onprem網(wǎng)絡(luò)（比如公司/自己的datacenter等等）提供一條不經(jīng)過Internet基于802.1q VLAN的專屬通路嵌牺。
現(xiàn)代的NIC有著非常豐富和強大的處理功能打洼。比如一個有著64k buffer的NIC，它并不會太在乎一個個1500字節(jié)的packet逆粹，而是先把現(xiàn)有的packets塞進buffer募疮，然后便可以根據(jù)自己的處理能力高效的處理buffer，而非frame by frame地處理數(shù)據(jù)僻弹。
總而言之阿浓，使用Jumbo Frame，聽起來很美好蹋绽，能有效提高網(wǎng)絡(luò)吞吐芭毙，可是具體的使用，需要考慮具體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和所涵蓋的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備卸耘，權(quán)衡之下才能知道使用它是一個能夠有效改進網(wǎng)絡(luò)的手段退敦，還是弊大于利的多余操作。
