Jumbo rámce a MTU: kedy zrýchlia sieť a kedy uškodia

Jumbo rámce sú jeden z tých nastavení, čo znie ako voľný výkon zadarmo, ale ľahko narobí viac škody než úžitku. Vysvetlíme si, čo MTU a jumbo rámce sú, kedy reálne zrýchlia prenos a kedy ich radšej nechať tak.

Čo je MTU

MTU (Maximum Transmission Unit) je najväčšia veľkosť dátového rámca (paketu), ktorý sa pošle naraz. Štandardné MTU v ethernete je 1500 bajtov. Väčšie dáta sa rozdelia na viac rámcov a pošlú postupne.

Každý rámec so sebou nesie aj réžiu, teda hlavičky s adresami a riadiacimi údajmi. Tá réžia je rovnaká, či už rámec nesie veľa dát alebo málo.

Čo sú jumbo rámce

Jumbo rámce (jumbo frames) sú rámce väčšie než štandardných 1500 bajtov, najčastejšie 9000 bajtov.

Princíp je jednoduchý:

• Pri väčších rámcoch sa prenesie viac dát na jednu hlavičku, takže réžia tvorí menšiu časť prenosu.
• To znamená nižšie zaťaženie procesora sieťovej karty a pri veľkých prenosoch vyššiu priepustnosť.
• Najviac sa to prejaví na rýchlych sieťach (10G a viac) a pri prenose veľkých súborov.

Pri pomalom kopírovaní malých súborov cez bežný gigabit je rozdiel zanedbateľný.

Kľúčová podmienka: rovnaké nastavenie na celej ceste

Toto je miesto, kde jumbo rámce najčastejšie zlyhajú. Jumbo rámce musia podporovať a mať rovnako nastavené všetky zariadenia na ceste - sieťová karta, switch, NAS, prípadne router.

Ak má jedno zariadenie MTU 1500 a druhé 9000, nastane jedna z dvoch nepríjemností:

• Fragmentácia (rozsekanie rámcov), ktorá pridáva réžiu a prácu navyše.
• Alebo sa veľké rámce jednoducho zahadzujú a prenos sa zadrhne.

Výsledkom je horší výkon, nie lepší. Preto sa jumbo rámce nezapínajú náhodne na jednom zariadení, ale cielene na celej ceste.

Kde to dáva zmysel

Jumbo rámce patria do prostredia, kde ide veľa dát po dedikovanej rýchlej sieti:

• Vyhradené úložné a serverové siete.
• NAS a sieťové úložiská, najmä pri zálohovaní a prenose veľkých súborov. Viac v článku NAS a domáci server.
• iSCSI a zálohovacie siete.
• 10G a rýchlejšie prepojenia, kde sa réžia prejaví najviac. Pozrite si aj 2,5G a 10G ethernet.

V bežnej domácej sieti a smerom na internet to netreba a často to len narobí problémy.

Pozor na internet a WAN

Smerom do internetu sa MTU drží na 1500, pri PPPoE pripojeniach býva často 1492. Tu jumbo rámce nepoužívajte.

O správnu veľkosť rámca na ceste sa stará mechanizmus Path MTU Discovery (PMTUD), ktorý zisťuje najmenšie MTU na celej trase. Problém nastane, keď niečo cestou blokuje ICMP správy (napríklad zle nastavený firewall). Vtedy PMTUD nefunguje a vznikajú záhadné výpadky veľkých prenosov - takzvané čierne diery, kde sa malé požiadavky prenesú, ale väčšie prenosy zamrznú. Základy adresovania a brán nájdete v článku základy sieťariny.

Ako to overiť v praxi

Jumbo rámce zapínajte len cielene v rámci LAN, kde to celá cesta podporuje, a vždy otestujte. Jednoduchý test je ping s veľkým paketom a zákazom fragmentácie:

• Na Windows: ping -f -l 8972 IP_NAS
• Na Linuxe a macOS: ping -M do -s 8972 IP_NAS

Hodnota 8972 zodpovedá 9000 bajtom po odčítaní hlavičiek. Ak ping prejde bez fragmentácie, cesta jumbo rámce zvláda. Ak hlási potrebu fragmentácie alebo prepad paketov, niektoré zariadenie na ceste 9000 nepodporuje a nastavenie treba opraviť. Správny kábel je tiež súčasťou cesty, viac v článku sieťové káble Cat5e, Cat6, Cat7.

Záver

MTU je veľkosť rámca, štandard je 1500 bajtov, jumbo rámce idú typicky na 9000. Väčšie rámce znižujú réžiu a zvyšujú priepustnosť, no len vtedy, keď ich podporuje celá cesta rovnako. Dávajú zmysel na rýchlych LAN sieťach k NAS, iSCSI a 10G prepojeniam. Na internet patrí 1500 a jumbo rámce nechajte vypnuté. Inak platí jednoduché pravidlo: zapnúť cielene, vždy otestovať, inak nechať predvolené 1500.

Riešite rýchlu sieť k NAS alebo serveru a chcete ju nastaviť správne? Ozvite sa nám, navrhneme a odladíme ju aj s jumbo rámcami.

Tento článok je súčasťou prehľadu Počítačové siete.