Jumbo Frame — что это такое и для чего оно нужно?
Передача больших объемов данных требует высокой скорости и пропускной способности каналов связи. Современные сети Ethernet уже работают на скоростях до 100 Гбит/с. Однако при стандартных настройках не удается в полной мере использовать такие скорости. В этом может помочь технология Jumbo Frame.
Что представляет собой Jumbo Frame
Jumbo Frame — это технология увеличения размера кадра (пакета данных) в сетях Ethernet. Стандарт IEEE 802.3 ограничивает максимальный размер поля полезной нагрузки (payload) в кадре 1500 байтами. А в Jumbo frame это поле может достигать 9000 байт.
Бóльший размер кадра позволяет:
- Снизить накладные расходы на обработку заголовков;
- Уменьшить нагрузку на процессор коммутатора за счет меньшего числа прерываний;
- Повысить отношение полезных данных к служебным;
- Увеличить пропускную способность канала.
Однако есть и минусы:
- Увеличение задержки при передаче кадра;
- Необходимость поддержки технологии всем оборудованием;
- Снижение эффективности проверки ошибок.
Jumbo frame поддерживают многие научно-исследовательские сети, такие как Internet2, National LambdaRail, ESnet. Но коммерческие провайдеры пока не спешат их внедрять.
Как работает технология Jumbo Frame
Рассмотрим принцип работы Jumbo Frame на примере сети Ethernet со скоростью 1 Гбит/с.
При стандартном кадре 1500 байт и интервале между кадрами 96 бит максимально возможное число кадров составит 81 538 в секунду. А полезная скорость передачи данных будет равна 1500 байт (данные в кадре) * 81 538 (число кадров в секунду) = 122 млн байт/с или 977 Мбит/с
При использовании Jumbo Frame с 9000 байтами полезной нагрузки, число кадров в секунду составит 14 583. Полезная скорость передачи вырастет до: 9000 байт * 14 583 кадра/с = 131 млн байт/с или 1048 Мбит/с
То есть пропускная способность канала увеличится на 7,3%.
| Параметр | Стандартный кадр | Jumbo frame |
| Размер кадра, байт | 1500 | 9000 |
| Число кадров в секунду | 81 538 | 14 583 |
| Скорость передачи данных | 977 Мбит/с | 1048 Мбит/с |
Как видно из примера, использование увеличенного размера кадра позволяет лучше задействовать пропускную способность канала за счет снижения накладных расходов.
Однако чтобы технология Jumbo frame работала эффективно, нужно правильно настроить параметры на маршрутизаторах и коммутаторах в сети. А также убедиться, что принимающее оборудование тоже поддерживает большие кадры.
Рассмотрим теперь, когда именно стоит применять данную технологию.
Когда имеет смысл использовать Jumbo Frame
Jumbo frame что это такое нам уже понятно. Теперь давайте разберемся, когда именно стоит применять данную технологию.
Высокоскоростные каналы
Основное преимущество Jumbo frame заключается в повышении пропускной способности канала. Поэтому данная технология больше всего подходит для высокоскоростных каналов со скоростью 1 Гбит/с и выше.
Локальные сети
Jumbo frame лучше всего работает в локальных сетях, где можно точно настроить все параметры на коммутаторах и маршрутизаторах. А также гарантировать поддержку больших кадров всем подключенным оборудованием.
Файловые серверы и хранилища
Большой размер кадра позволяет эффективно передавать крупные файлы. Поэтому технология Jumbo frame часто используется в сетях с высокими требованиями к скорости обмена файлами, например на файловых серверах, в системах хранения данных.
Виртуализация и облачные вычисления
Виртуальные машины активно обмениваются данными между собой и физическими серверами. Jumbo frame в таких средах позволяет повысить общую производительность.
Научные и образовательные сети
Как мы уже отмечали ранее, многие научно-исследовательские сети изначально поддерживают передачу Jumbo frame. Это обусловлено потребностью в высокоскоростном обмене большими объемами данных.
Нужно ли включать Jumbo frame
Теперь давайте разберемся, всегда ли имеет смысл включать поддержку Jumbo frame.
Как мы видели на примере, это может увеличить скорость передачи данных. Однако технология будет работать только если ее поддерживает все оборудование. Поэтому в обычных офисных сетях с разнородными устройствами лучше оставить стандартные настройки.
Включать Jumbo frame имеет смысл только в вышеперечисленных случаях, когда требуется максимальная производительность на всех участках сети. И после тщательного анализа совместимости всех компонентов.