Elastic Compute Service：巨型幀（Jumbo Frames）

什麼是巨型幀

巨型幀（Jumbo Frames）是指承載超過IEEE 802.3標準所限制的1500位元組的乙太網路幀。目前阿里雲支援8500 位元組的巨型幀，即允許您發送8500位元組載荷的乙太網路幀。

支援巨型幀的執行個體規格

目前執行個體規格類型系列中的g8i、c8i、r8i、g8a、c8a、r8a、g8ae、c8ae、r8ae、g8y、c8y、r8y均支援巨型幀。更多資訊，請參見執行個體規格類型系列。

巨型幀對網路效能的影響

• 提高網路輸送量：通過支援超過標準乙太網路幀大小（1500位元組）的資料包，巨型幀允許單次傳輸更多的資料，從而減少資料包的數量，提高網路輸送量。

• 減少CPU負載：更少的幀處理意味著CPU需要處理的網路中斷和資料包重組任務減少，這可以減輕CPU負擔，提高整體系統效能。

• 改善應用的網路處理時間：通過減少資料轉送所需的幀數量，巨型幀能夠降低應用在網路處理和傳輸上的耗時，這對於要求大頻寬、資料密集型的應用（如高效能運算、巨量資料傳輸、存放區域網路等）尤為重要。

• 提升大塊資料轉送效率：對於需要傳輸大量連續資料的應用（如Database Backup、大規模檔案傳輸、視頻流媒體服務等），巨型幀能夠顯著提升傳輸速度和效率。

常見使用情境

在雲端服務情境中，巨型幀的使用可以帶來網路效能的提升，特別是在需要處理大量資料轉送的應用中。以下是一些雲上情境中巨型幀的常見使用情境：

• 資料中心內部通訊：在雲資料中心內部，巨型幀可以提高伺服器之間的資料轉送效率，尤其是在進行巨量資料分析、資料庫同步或分散式運算時。

• 存放區域網路（SAN）：在雲環境中，SAN用於串連伺服器和存放裝置。使用巨型幀可以減少資料轉送過程中的耗時和開銷，提高資料備份和恢複的效率。

• 虛擬機器移轉：在雲環境中，虛擬機器可能需要在物理伺服器之間遷移。巨型幀可以減少遷移過程中的網路耗時，加快遷移速度。

• Alibaba Cloud HPC：在雲上進行科學計算或工程類比等高效能運算任務時，巨型幀可以提高資料轉送速率，減少計算任務的完成時間。

• 視頻流和多媒體傳輸：雲端服務器可能需要處理大量的視頻和多媒體內容傳輸。巨型幀可以提升頻寬和傳輸效率，提供更流暢的使用者體驗。

巨型幀和MTU

網路傳輸單元最大值MTU（Maximum Transmission Unit）決定了網路上單次可傳輸資料包的最大尺寸，包含IP資料包頭和載荷，不包含乙太網路頭部。理論上MTU越大，可在單個資料包中傳遞的資料越多，網路通訊越高效。詳細資料，請參見網路傳輸單元最大值（MTU）。

巨型幀是MTU概念的一個特例，指的是配置了比傳統乙太網路標準MTU（1500位元組）更大的MTU值的網路介面所允許傳輸的資料幀。通常情況下，啟用ECS執行個體的巨型幀時，相應網路介面的MTU會設定為8500位元組。

使用巨型幀的注意事項

巨型幀技術雖然在部分使用情境中可以帶來顯著的效能提升，但也存在一些潛在的問題，如相容性問題、可能增加的網路延遲等。因此，在啟用巨型幀之前，需要進行充分的測試和規劃，以確保網路的穩定和高效運行。

• 裝置相容性：需要確保所有網路裝置（包括交換器、路由器、網卡等）都支援巨型幀，即需要所有網路裝置的MTU都支援巨型幀的大小，否則可能會導致資料包被丟棄或分區，從而降低網路效能。詳細資料，請參見MTU對網路效能的影響。

• 協議支援：確保上層協議（如TCP/IP）能夠適應巨型幀的使用。例如，TCP的MSS（最大段大小）需要相應調整以避免不必要的資料分區。詳細資料，請參見網路傳輸單元最大值（MTU）。

  重要

  在非TCP情境下，比如使用UDP、ICMP或其他非串連導向的協議時，如果沒有相應的協議層或應用程式層對巨型幀的支援和最佳化，可能無法充分利用巨型幀帶來的好處，甚至可能因為不當的使用導致資料包丟失或應用程式錯誤。

• 可能增加延遲：在低頻寬鏈路上，較大的資料包佔用線路的時間更長，可能會阻止其他人使用線路，從而造成延遲。

• 雲產品使用限制：在實際應用情境中，和其他雲產品結合使用時候，巨型幀受其他雲產品支援的MTU的限制。詳細資料，請參見實際應用中MTU的限制。

  目前已知在以下情境使用巨型幀可能存在連通性或效能問題：

  • 使用非TCP（UDP/ICMP）的巨型幀訪問雲端服務或者目的主機使用負載平衡產品時，可能由於分區報文無法被負載平衡器正常轉寄而丟棄，造成網路不通的風險。

  • 使用非TCP（UDP/ICMP）的巨型幀在MTU不匹配的情境下進行通訊時，可能因為分區而導致網路效能下降。

開啟/關閉巨型幀

您可以通過以下方式開啟、關閉ECS執行個體的巨型幀。

配置作業系統使巨型幀開啟、關閉生效

開啟、關閉巨型幀屬於網路設定的一部分，如果您是在建立執行個體之後修改巨型幀配置，或者是調用介面開啟、關閉巨型幀，可能需要重啟網路服務或者重啟網路介面才可以生效。具體操作如下：

巨型幀使用最佳實務

使用巨型幀可以提高某些特定網路環境下的效率和效能，尤其是在資料密集型應用如存放區域網路（SAN）、巨量資料傳輸、Alibaba Cloud HPC等情境中。以下是使用巨型幀的一些最佳實務：

• 評估需求：首先，確定您的網路是否真正需要巨型幀。巨型幀最適合於那些傳輸大塊資料的應用，如巨量資料分析、備份和恢複、高效能運算等。如果網路主要承載小資料包流量，巨型幀可能不會帶來明顯好處。詳細資料，請參見常見使用情境。

• 評估裝置和協議支援：

  • 裝置一致性：確保網路路徑上的網路裝置，包括交換器、路由器、伺服器和網路介面卡（NIC），都支援並配置為相同的巨型幀大小。不一致的MTU設定會導致資料包被錯誤地分區或丟棄，影響網路效能。

  • 上層協議相容性：使用巨型幀可能會影響某些上層協議的表現，例如TCP視窗大小的調整對於充分利用巨型幀的能力至關重要。確保上層協議配置能夠與巨型幀設定相匹配，以實現最佳效能。

• 測試與驗證：在生產環境中部署巨型幀前，應該在隔離的測試環境中進行全面的測試，包括輸送量測試、延遲測試以及故障恢複測試，確保巨型幀能帶來預期的效能提升，並且不會引入新的問題。關於網路效能測試，請參見網路效能測試方法。

• 一致性配置：在網路中的所有裝置上配置相同的MTU值，以確保巨型幀可以無縫傳輸。不一致的配置可能導致資料包分區或丟失。

  開啟、關閉執行個體的巨型幀：對於ECS執行個體的巨型幀的使用，建議您通過阿里雲提供的方式進行開啟、關閉，而不是直接修改作業系統的MTU。詳細資料，請參見開啟/關閉巨型幀。

• 監控與調整：部署巨型幀後持續監控網路效能，特別是注意任何可能由巨型幀引起的新問題，比如某些老舊裝置可能無法正確處理巨型幀，或者網路中的其他裝置因配置不當而導致的問題。需要根據監控結果適時調整網路設定。

常見問題

1. 問題描述：使用巨型幀進行UDP/ICMP通訊時，如果遇到效能急劇下降的情況，如何解決？

   解決方案：檢查資料包分區情況，必要時關閉ECS執行個體的巨型幀。具體操作，請參見開啟/關閉巨型幀。

2. 問題描述：ECS執行個體開啟巨型幀的情況下，通過UDP/ICMP協議訪問雲端服務（OSS、RDS等）時，遇到網路不通的問題，如何解決？

   問題原因：當前ECS訪問雲端服務的流量會經過負載平衡產品，受限於負載平衡產品不支援分區報文的轉寄，因此可能導致不通。

   解決方案：縮小ECS訪問雲端服務的訊息大小，以確保資料包不分區，且尺寸小於等於1500位元組。