隨著目前數據中心、云技術的發展，各種數據中心網絡新技術層出不窮，給數據中心帶來了新的變革，極大地提升了數據中心的網絡處理性能。仔細觀察不難發現，這些新的網絡技術更多的是一種疊加技術，也就是在原有標準IPv4協議的基礎上，再增加一些報文頭或者字段，這些新增的報文部分為網絡協議帶來了更加豐富的含義。比如：隧道技術、VXLAN技術、虛擬化技術、802.1BR技術等等，這些網絡技術無一例外的都要在原有標準IPv4協議報文的基礎上再增加一些新的報文字段，這樣組合的報文將比原來的更長，有些報文的長度超過了網絡MTU數值，對網絡設備的MTU和最大可接受數據幀都提出了新的要求。此時MTU方面會帶來一系列的網絡問題。本文就來說一說新的數據中心網絡技術中遇到的MTU難題。
MTU(Maximum Transmission Unit)最大傳輸單元，是指一種通信協議的某一層上面所能通過的最大數據包大小。這個參數通常與通信接口有關。MTU越大，則一個協議數據單元的承載的有效數據就越長，通信效率也越高。MTU越大，傳送相同的用戶數據所需的數據包個數也越低。但也不是MTU越大越好，因為MTU越大，傳送一個數據包的延遲也越大;并且MTU越大，數據包中bit位發生錯誤的概率也越大。MTU越大，通信效率越高而傳輸延遲增大，所以要權衡通信效率和傳輸延遲選擇合適的MTU。
首先，不同設備處理報文的長度能力是不同的，每個設備的MTU就是其能處理最大長度的報文，如果收到了超過其MTU的報文，那么要么進行分片轉發，要么進行丟棄。在一個數據中心網絡內部和外部，數據從源訪問目的地址要經過很多跳設備。每個設備的MTU能力不同，在進行網絡傳輸時候，數據報文必須要小于任何中間網絡設備的MTU數值，否則報文會發生丟棄。在新的數據中心網絡技術部署時，經常會遇到互通問題，一般都是因為新網絡協議封裝需要更多的字節，報文更長，大于了其轉發經過設備的MTU。有些設備可以調整MTU，將MTU放大，如果是一些老型號設備，本身可支持的MTU就比較小，這時就會導致流量不同。此時，將給新的網絡業務部署帶來很大難度，尤其是很多設備在數據中心之外，屬于廣域網設備，無法進行調整，或者是負責廣域網設備的運營商根本不會為某個數據中心去調整其工作的MTU數值，新的數據中心網絡業務無法部署下去。
其次，數據中心里很多網絡設備和服務器支持分片，就是當報文長度超過了設備的MTU時，直接可以對數據報文進行分片，然后將報文小于MTU的長度發送出去，這樣可以將MTU設置的小一些，確保新的網絡協議報文可以在沿路設備上通過。不過，這樣做也有很大的缺點。在網絡通訊中，需要盡量避免發生分片和重組，因為分片重組對網絡性能影響較大，原來一個報文可以轉發出去，現在需要至少兩個報文，要增加相同報文頭，還有數據幀間隙字節，這些都大大增加了網絡開銷。網絡中應該盡量避免頻繁出現這樣的情況。數據包發送時選擇合適的MTU大小對提高網絡性能很有必要。新一代數據中心網絡技術增加了數據報文分片的可能性，這在一定程度上降低了網絡性能。為了保證網絡性能，在新的數據中心網絡部署時，增加端口速率，將千兆互聯改為萬兆互聯，將萬兆提升到40G或100G，通過增加網絡鏈路帶寬，消除分片帶來的影響。當然如果整個網絡的設備MTU數值都很大，就盡量將MTU設置大，減少分片情況出現。
第三，網絡傳輸中的MTU是可以協商的，通過全路徑的MTU發現機制，找到整條路徑的最小MTU(也就是路徑MTU)，然后報文發送長度小于等于路徑MTU，這就避免了數據傳輸過程中產生分片，從而提高數據轉發性能。這個要求全路徑上的設備都支持MTU協商，只要有一臺不支持，也無法協商到最小MTU。還有MTU的協議發現機制還存在安全等方面的原因，經常并不能生效，這時候就需要根據網絡的特性選擇合理的MTU。如果在報文傳送過程中分片是不可避免的，那么要想辦法讓重組盡量在終端進行，避免在轉發路徑中進行。還有很多網絡設備，比如交換機，這些網絡設備是通過硬件芯片轉發的，并不支持硬件分片，只支持軟件分片，即上交換機CPU的報文才能分片，這也給新的網絡協議部署帶來很大難題。交換機是數據中心網絡里必不可少的設備，其不支持分片，那么經過其的所有流量都不能分片，必須要依靠服務器或者路由器設備進行分片，交換機默認允許特別長的報文通過，遠大于一般設備的MTU，只是不能分片，這個限制也影響了很多新的網絡協議部署。
小小的MTU給新的數據中心網絡協議部署帶來了極大難題，有時甚至找不到任何規避解決辦法，除了換更高端的設備，很多時候因為MTU導致新的數據中心網絡項目擱淺。在新的數據中心網絡建設大潮來臨之際，應該確定MTU的配置規范，在各個廠商都支持的情況下，盡量將MTU配置的大一些。為保證骨干網絡、城域網絡、接入網絡的完美工作，MTU的數值一定要遠大于以太網標準的基本要求，1500bytes。這個數值在新的網絡協議中已經顯得過小，很多封裝網絡協議都大大超過了1500bytes。根據了解，大部分的網絡設備可以支持配置到1600bytes，這樣可以保證大部分的封裝報文通過。MTU問題是在新的數據中心網絡技術發展過程中遇到的難題，很多人已經開始意識到了MTU問題的嚴重性。MTU問題需要運營商、數據中心、企業多方面的重視，并形成統一的使用標準，才能徹底解決MTU的問題。
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本文標題：新一代數據中心網絡的MTU技術難題
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