云服务器 ECS：巨型帧（Jumbo Frames）

什么是巨型帧

巨型帧（Jumbo Frames）是指有效负载超过IEEE 802.3标准所限制的1500字节的以太网帧。目前阿里云支持8500 字节的巨型帧，即允许您发送8500字节载荷的以太网帧。

支持巨型帧的实例规格

目前实例规格族中的g8i、c8i、r8i、g8a、c8a、r8a、g8ae、c8ae、r8ae、g8y、c8y、r8y均支持巨型帧。更多信息，请参见实例规格族。

巨型帧对网络性能的影响

• 提高网络吞吐量：通过支持超过标准以太网帧大小（1500字节）的数据包，巨型帧允许单次传输更多的数据，从而减少数据包的数量，提高网络吞吐量。

• 减少CPU负载：更少的帧处理意味着CPU需要处理的网络中断和数据包重组任务减少，这可以减轻CPU负担，提高整体系统性能。

• 改善应用的网络处理时间：通过减少数据传输所需的帧数量，巨型帧能够降低应用在网络处理和传输上的耗时，这对于要求大带宽、数据密集型的应用（如高性能计算、大数据传输、存储区域网络等）尤为重要。

• 提升大块数据传输效率：对于需要传输大量连续数据的应用（如数据库备份、大规模文件传输、视频流媒体服务等），巨型帧能够显著提升传输速度和效率。

常见使用场景

在云服务场景中，巨型帧的使用可以带来网络性能的提升，特别是在需要处理大量数据传输的应用中。以下是一些云上场景中巨型帧的常见使用场景：

• 数据中心内部通信：在云数据中心内部，巨型帧可以提高服务器之间的数据传输效率，尤其是在进行大数据分析、数据库同步或分布式计算时。

• 存储区域网络（SAN）：在云环境中，SAN用于连接服务器和存储设备。使用巨型帧可以减少数据传输过程中的耗时和开销，提高数据备份和恢复的效率。

• 虚拟机迁移：在云环境中，虚拟机可能需要在物理服务器之间迁移。巨型帧可以减少迁移过程中的网络耗时，加快迁移速度。

• 高性能计算（HPC）：在云上进行科学计算或工程模拟等高性能计算任务时，巨型帧可以提高数据传输速率，减少计算任务的完成时间。

• 视频流和多媒体传输：云服务器可能需要处理大量的视频和多媒体内容传输。巨型帧可以提升带宽和传输效率，提供更流畅的用户体验。

巨型帧和MTU

网络最大传输单元MTU（Maximum Transmission Unit）决定了网络上单次可传输数据包的最大尺寸，包含IP数据包头和载荷，不包含以太网头部。理论上MTU越大，可在单个数据包中传递的数据越多，网络通信越高效。详细信息，请参见网络最大传输单元MTU。

巨型帧是MTU概念的一个特例，指的是配置了比传统以太网标准MTU（1500字节）更大的MTU值的网络接口所允许传输的数据帧。通常情况下，启用ECS实例的巨型帧时，相应网络接口的MTU会设置为8500字节。

使用巨型帧的注意事项

巨型帧技术虽然在部分使用场景中可以带来显著的性能提升，但也存在一些潜在的问题，如兼容性问题、可能增加的网络延迟等。因此，在启用巨型帧之前，需要进行充分的测试和规划，以确保网络的稳定和高效运行。

• 设备兼容性：需要确保所有网络设备（包括交换机、路由器、网卡等）都支持巨型帧，即需要所有网络设备的MTU都支持巨型帧的大小，否则可能会导致数据包被丢弃或分片，从而降低网络性能。详细信息，请参见MTU对网络性能的影响。

• 协议支持：确保上层协议（如TCP/IP）能够适应巨型帧的使用。例如，TCP的MSS（最大段大小）需要相应调整以避免不必要的数据分片。详细信息，请参见网络最大传输单元MTU。

  重要

  在非TCP场景下，比如使用UDP、ICMP或其他非连接导向的协议时，如果没有相应的协议层或应用层对巨型帧的支持和优化，可能无法充分利用巨型帧带来的好处，甚至可能因为不当的使用导致数据包丢失或应用程序错误。

• 可能增加延迟：在低带宽链路上，较大的数据包占用线路的时间更长，可能会阻止其他人使用线路，从而造成延迟。

• 云产品使用限制：在实际应用场景中，和其他云产品结合使用时候，巨型帧受其他云产品支持的MTU的限制。详细信息，请参见实际应用中MTU的限制。

  目前已知在以下场景使用巨型帧可能存在连通性或性能问题：

  • 使用非TCP（UDP/ICMP）的巨型帧访问云服务或者目的主机使用负载均衡产品时，可能由于分片报文无法被负载均衡器正常转发而丢弃，造成网络不通的风险。

  • 使用非TCP（UDP/ICMP）的巨型帧在MTU不匹配的场景下进行通信时，可能因为分片而导致网络性能下降。

开启/关闭巨型帧

您可以通过以下方式开启、关闭ECS实例的巨型帧。

配置操作系统使巨型帧开启、关闭生效

开启、关闭巨型帧属于网络配置的一部分，如果您是在创建实例之后修改巨型帧配置，或者是调用接口开启、关闭巨型帧，可能需要重启网络服务或者重启网络接口才可以生效。具体操作如下：

巨型帧使用最佳实践

使用巨型帧可以提高某些特定网络环境下的效率和性能，尤其是在数据密集型应用如存储区域网络（SAN）、大数据传输、高性能计算（HPC）等场景中。以下是使用巨型帧的一些最佳实践：

• 评估需求：首先，确定您的网络是否真正需要巨型帧。巨型帧最适合于那些传输大块数据的应用，如大数据分析、备份和恢复、高性能计算等。如果网络主要承载小数据包流量，巨型帧可能不会带来明显好处。详细信息，请参见常见使用场景。

• 评估设备和协议支持：

  • 设备一致性：确保网络路径上的网络设备，包括交换机、路由器、服务器和网络接口卡（NIC），都支持并配置为相同的巨型帧大小。不一致的MTU设置会导致数据包被错误地分片或丢弃，影响网络性能。

  • 上层协议兼容性：使用巨型帧可能会影响某些上层协议的表现，例如TCP窗口大小的调整对于充分利用巨型帧的能力至关重要。确保上层协议配置能够与巨型帧设置相匹配，以实现最佳性能。

• 测试与验证：在生产环境中部署巨型帧前，应该在隔离的测试环境中进行全面的测试，包括吞吐量测试、延迟测试以及故障恢复测试，确保巨型帧能带来预期的性能提升，并且不会引入新的问题。关于网络性能测试，请参见网络性能测试方法。

• 一致性配置：在网络中的所有设备上配置相同的MTU值，以确保巨型帧可以无缝传输。不一致的配置可能导致数据包分片或丢失。

  开启、关闭实例的巨型帧：对于ECS实例的巨型帧的使用，建议您通过阿里云提供的方式进行开启、关闭，而不是直接修改操作系统的MTU。详细信息，请参见开启/关闭巨型帧。

• 监控与调整：部署巨型帧后持续监控网络性能，特别是注意任何可能由巨型帧引起的新问题，比如某些老旧设备可能无法正确处理巨型帧，或者网络中的其他设备因配置不当而导致的问题。需要根据监控结果适时调整网络配置。

常见问题

1. 问题描述：使用巨型帧进行UDP/ICMP通信时，如果遇到性能急剧下降的情况，如何解决？

   解决方案：检查数据包分片情况，必要时关闭ECS实例的巨型帧。具体操作，请参见开启/关闭巨型帧。

2. 问题描述：ECS实例开启巨型帧的情况下，通过UDP/ICMP协议访问云服务（OSS、RDS等）时，遇到网络不通的问题，如何解决？

   问题原因：当前ECS访问云服务的流量会经过负载均衡产品，受限于负载均衡产品不支持分片报文的转发，因此可能导致不通。

   解决方案：缩小ECS访问云服务的消息大小，以确保数据包不分片，且尺寸小于等于1500字节。