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Jumbo Frames

In Computer-Netzwerken sind Jumbo Frames ein sog. Ethernet-Frame mit mehr als 1.500 Byte Nutzlast, der vom IEEE 802.3-Standard festgelegten Grenze. Herkömmlicherweise kann der Jumbo Frame bis zu 9.000 Byte Nutzlast tragen, es gibt jedoch Abweichungen – der Begriff ist daher mit einiger Sorgfalt zu verwenden.

Viele Gigabit-Ethernet-Switches und Gigabit-Ethernet-Netzwerk-Schnittstellenkarten unterstützen den Jumbo Frame. Einige Fast-Ethernet-Switches und Fast-Ethernet-Netzwerkkarten unterstützen es auch.

Entwicklung

Jeder Ethernet-Frame muss beim Durchlaufen eines Netzwerks verarbeitet werden. Die Verarbeitung des Inhalts eines einzelnen großen Frames ist der Verarbeitung des gleichen Inhalts, der in kleinere Frames aufgeteilt ist, vorzuziehen, da hierdurch die verfügbare CPU-Zeit besser genutzt wird, indem Unterbrechungen (interrupts) reduziert werden. Dies minimiert auch die Anzahl der Overhead-Bytes und reduziert die Anzahl der Frames, die verarbeitet werden müssen. Dies ist analog zum physischen Versenden eines Papierpakets anstelle mehrerer einzelner Umschläge mit jeweils einem Blatt. Hierdurch können Umschläge gespart und die Sortierzeit verkürzt werden.

Der Jumbo Frame erlangte erste Bekanntheit, als Alteon WebSystems sich in seine ACEnic Gigabit Ethernet-Adapter einführte. Viele andere Anbieter haben die Größe ebenfalls übernommen.

Fehlererkennung

Einfach additive Prüfsummen, wie sie in den UDP- und TCP-Transporten enthalten sind, haben sich beim Erkennen von busspezifischen Bitfehlern als unwirksam erwiesen, da diese Fehler mit einfachen Summierungen dazu neigen, sich selbst aufzuheben. Tests, die zur Einführung von RFC 3309 führten, simulierten die Fehlerinjektion anhand realer Daten und zeigten, dass bis zu 2 % dieser Fehler nicht erkannt wurden.

Bei größeren Fehlern treten bei der einfachen CRC32-Fehlererkennung in Ethernet-Frames mit größerer Wahrscheinlichkeit unerkannte Fehler auf. Mit zunehmender Paketgröße wird es wahrscheinlicher, dass sich mehrere Fehler gegenseitig aufheben.

Eine IETF-Lösung zur Übernahme von Jumbo Frames vermeidet die Reduzierung der Datenintegrität der Service-Dateneinheit, indem auf der nächsten Netzwerkprotokoll-Schicht über Ethernet eine zusätzliche CRC durchgeführt wird. SCTP-Transport und iSCSI verwenden das Castagnoli CRC-Polynom.

Konfiguration

Einige Anbieter nehmen die Header in die Größeneinstellung auf, während andere dies nicht tun. Dies ist entweder die maximale Frame-Größe oder die maximale Übertragungseinheit. Daher müssen möglicherweise unterschiedliche Werte in Geräten verschiedener Hersteller konfiguriert werden, damit die Einstellungen übereinstimmen. Eine Mischung aus Geräten, die hierfür konfiguriert sind und für Geräte, die nicht für Jumbo Frames in einem Netzwerk konfiguriert sind, kann zu Leistungsproblemen des Netzwerks führen.

Bandbreiteneffizienz

Jumbo Frames können die Effizienz der Ethernet- und Netzwerkverarbeitung in Hosts erhöhen, indem sie den Protokoll-Overhead reduzieren.

Baby Jumbo Frames

Baby Jumbo Frames sind Ethernet-Frames, die nur geringfügig größer sind als nach den IEEE-Ethernet-Standards zulässig. Sie sind beispielsweise erforderlich, damit IP/MPLS über Ethernet-Dienste bereitgestellt werden können. Bei den meisten Implementierungen müssen Nicht-Jumbo-Benutzerrahmen in das MPLS-Rahmenformat eingekapselt werden, das wiederum in ein geeignetes Ethernet-Rahmenformat mit Ether-Type-Werten eingekapselt werden kann. Das erhöhte zusätzliche MPLS- und Ethernet-Header bedeutet, dass die Unterstützung von 1.600-Byte-Frames in Carrier-Ethernet-Netzwerken eine obligatorische Anforderung ist.

Super Jumbo Frame

Super Jumbo Frames werden im Allgemeinen als Frames mit einer Nutzlastgröße von über 9.000 Byte betrachtet. Die relative Skalierbarkeit des Netzwerk-Datendurchsatzes als Funktion der Paket-Übertragungsraten hängt auf komplexe weise mit der Nutzlastgröße pro Paket zusammen. Mit zunehmender Leistungsbitrate sollte die Paket-Nutzlastgröße direkt proportional zunehmen, um äquivalente Zeitsteuerungs-Parameter beizubehalten. Dies impliziert jedoch die Skalierung zahlreicher Zwischen-Logikschaltungen entlang des Netzwerkpfads, um die maximal erforderliche Rahmengröße zu berücksichtigen.

Tipp

Durch die Unabhängigkeit der CPU-Auslastung von der Frame-Größe wird durch LSO (Large Send Offload) der Overhead pro Paket beseitigt, den Jumbo Frames reduzieren sollen. LRO (Large Receive Offload), das eingehende Gegenstück zum LSO, eliminiert den von der CPU getragenen Overhead pro Paket nicht ganz. Daher bleiben die Frames für eingehenden Datenverkehr von Vorteil.


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