计算机网络网络性能优化技术数据发送TSO/USO/GSO

概念介绍

如何查看网卡是否启用了TSO

概念介绍

我们知道，网络设备一次能够传输的最大数据量就是MTU，即IP传递给网络设备的每一个数据包不能超过MTU个字节，IP层的分段和重组功能就是为了适配网络设备的MTU而存在的。从理论上来讲，TCP可以不关心MTU的限定，只需要按照自己的意愿随意的将数据包丢给IP，是否需要分段可以由IP透明的处理，但是由于分片会带来效率和性能上的损失，所以TCP在实现时总是会基于MTU设定自己的发包大小，尽量避免让数据包在IP层分片，也就是说TCP会保证一个TCP段经过IP封装后传给网络设备时，数据包的大小不会超过网络设备的MTU。

TCP的这种实现会使得其必须对用户空间传入的数据进行分段，这种工作很固定，但是会耗费CPU时间，所以在高速网络中就想优化这种操作。优化的思路就是TCP将大块数据（远超MTU）传给网络设备，由网络设备按照MTU来分段，从而释放CPU资源，这就是TSO(TCP Segmentation Offload)的设计思想。

显然，TSO需要网络设备硬件支持。更近一步，TSO实际上是一种延迟分段技术，延迟分段会减少发送路径上的数据拷贝操作，所以即使网络设备不支持TSO，只要能够延迟分段也是有收益的，而且也不仅仅限于TCP，对于其它L4协议也是可以的，这就衍生出了GSO(Generic Segmentation Offload)。这种技术是指尽可能的延迟分段，最好是在设备驱动程序中进行分段处理，但是这样一来就需要修改所有的网络设备驱动，不太现实，所以再提前一点，在将数据递交给网络设备的入口处由软件进行分段（见dev_queue_xmit()），这正是Linux内核的实现方式。

与TSO类似的，还有巨型帧（Jumbo Frames），只不过工作的层次不同。

如何查看网卡是否启用了TSO

使用ethtool 查看网卡特性

[root@oracletest ~]# ethtool -k ens192
Features for ens192:
rx-checksumming: on
tx-checksumming: ontx-checksum-ipv4: off [fixed]tx-checksum-ip-generic: ontx-checksum-ipv6: off [fixed]tx-checksum-fcoe-crc: off [fixed]tx-checksum-sctp: off [fixed]
scatter-gather: ontx-scatter-gather: ontx-scatter-gather-fraglist: off [fixed]
tcp-segmentation-offload: ontx-tcp-segmentation: ontx-tcp-ecn-segmentation: off [fixed]tx-tcp6-segmentation: ontx-tcp-mangleid-segmentation: off
udp-fragmentation-offload: off [fixed]
generic-segmentation-offload: on
generic-receive-offload: on
large-receive-offload: on
rx-vlan-offload: on
tx-vlan-offload: on
ntuple-filters: off [fixed]
receive-hashing: on
highdma: on
rx-vlan-filter: on [fixed]
vlan-challenged: off [fixed]
tx-lockless: off [fixed]
netns-local: off [fixed]
tx-gso-robust: off [fixed]
tx-fcoe-segmentation: off [fixed]
tx-gre-segmentation: off [fixed]
tx-ipip-segmentation: off [fixed]
tx-sit-segmentation: off [fixed]
tx-udp_tnl-segmentation: off [fixed]
fcoe-mtu: off [fixed]
tx-nocache-copy: off
loopback: off [fixed]
rx-fcs: off [fixed]
rx-all: off [fixed]
tx-vlan-stag-hw-insert: off [fixed]
rx-vlan-stag-hw-parse: off [fixed]
rx-vlan-stag-filter: off [fixed]
busy-poll: off [fixed]
tx-gre-csum-segmentation: off [fixed]
tx-udp_tnl-csum-segmentation: off [fixed]
tx-gso-partial: off [fixed]
tx-sctp-segmentation: off [fixed]
rx-gro-hw: off [fixed]
l2-fwd-offload: off [fixed]
hw-tc-offload: off [fixed]
rx-udp_tunnel-port-offload: off [fixed]
[root@oracletest ~]#

可以看到其中的 tcp-segmentation-offload: on。上文提到，除了网卡要支持TSO，网络设备也要支持才行，否则将解包压力堆积到了交换机上，仍然会造成瓶颈。

有关TSO的具体实现原理，请参见参考部分连接。

转自：

https://blog.csdn.net/xiaoyu_750516366/article/details/85461457

参考：

https://blog.csdn.net/megan_free/article/details/84992350?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-2.nonecase&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-2.nonecase

https://blog.csdn.net/dog250/article/details/47055121

https://blog.csdn.net/u011130578/article/details/44569231

https://blog.csdn.net/xiaoyu_750516366/article/details/85461457

https://blog.csdn.net/megan_free/article/details/84992350