Que son los Jumbo Frames

¿Qué son los Jumbo Frame y cuáles son sus beneficios e inconvenientes?

Que son los Jumbo Frames

Presentamos hoy una función soportada por la mayoría de servidores NAS que distribuimos y que está como opción a configurar en los mismos, los Jumbo Frame.

Los Jumbo Frame son una función soportada por las tarjetas de red y los switches, se diseñó específicamente para las redes Gigabit que requerían de paquetes de información superiores en tamaño.  Gracias a los Jumbo Frame podemos hacer un mejor uso de nuestras redes Gigabit, aumentando la efectividad de sus transferencias un 50%-100%.


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Bajo circunstancias normales y sin hacer uso de los Jumbo Frame, cuando queremos enviar un fichero desde un punto A a un punto B, este fichero se divide en pequeños paquetes de 1500 bytes cada uno. Gracias a los Jumbo Frame, podemos alterar el tamaño de estos paquetes, desde 1518 bytes (MTU = 1500) hasta 9000 bytes (MTU = 9000), en realidad hasta 12000 pero los NAS solo admiten hasta 9000).  Esta alteración del tamaño de los paquetes ayudará en los ciclos del procesador y el ancho de banda.

Hace algunos años, cuando la tecnología no había avanzado tanto, se decidió dividir los ficheros a enviar desde un lugar a otro en paquetes de información de 1500 bytes y así evitar las altas tasas de error que se experimentaban durante la transferencia de datos en las redes.  Esta solución fue una muy buena solución en su día, pero desde entonces las cosas han evolucionado mucho.  Gracias a que los procesadores de nuestros servidores y ordenadores han aumentado mucho, podemos ahora aumentar el tamaño de estos paquetes mejorando el rendimiento de los mismos y aumentando las velocidades de transferencia de los archivos por nuestras redes.

caracteristicas Jumbo Frame

Un requisito importante para que los Jumbo Frame funcionen correctamente, es que las tarjetas de red de todos los dispositivos en nuestra red han de aceptar los Jumbo Frames que hemos escogido (han de aceptarlos y hemos de configurarlas correctamente).  No podemos trabajar con unos Jumbo Frame de MTU = 3000 en nuestro NAS y que el switch al que está conectado no acepte este tamaño o que el ordenador al que se mandan los archivos no los acepta correctamente.  Si este es el caso, os trabajará al tamaño estándar de MTU = 1500 o nos podrá llegar a dar errores.

¿Cuándo debemos usar los Jumbo Frame? Si estás pensando en usar los jumbo frame, no sólo has de tener en cuenta de que todas las tarjetas de red, switches…. de tu red han de soportarlo sino que las circunstancias también deben de ser las idóneas.  En un entorno en el que se usa por ejemplo el BitTorrent o eMule, no es aconsejable los Jumbo Frame debido a que la fuente de los archivos no son fijas (IP / MAC) y los datos han sido alterados en archivos más pequeños.  Tampoco es aconsejable el uso de los Jumbo Frame en redes que coexistan los pequeños y grandes paquetes, o que tengamos una gran cantidad de pequeños paquetes.  En cualquiera de los casos anteriores lo único que obtendremos en una reducción de rendimiento en vez de una mejora.

Si por el contrario tenemos un entorno en el que se envían grandes cantidades de paquetes grandes y durante largos periodos de tiempo, es conveniente usarlos Jumbo frames.  Ejemplos para esto serían copias de seguridad de bases de datos, streaming de ficheros de audio o vídeo, edición de vídeo o imágenes.

En caso de trabajar en  entornos virtuales, el uso de Jumbo Frame permite ahorrar CPU gracias a la reducción de interrupciones y, al mismo tiempo, aumenta el rendimiento ya que permite al sistema concentrarse en los datos de los frames en lugar de los frames alrededor de los datos.

Para concluir, comentar que si no estás seguro de que hacer con los Jumbo Frames de tu servidor NAS (Synology, QNAP, Thecus…) mejor será que los dejes por defecto en 1500.  Cambiar el Jumbo Frame a MTU = 4074, 7418 ó 9000 por ejemplo supone que has de estar seguro de que tu switch lo soporta y que las tarjetas de red de tus equipos están configuradas de la misma manera.

 

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Carles Oriol

Cuando la comunicación se realiza via ordenador -> acceso wifi -> nas donde la configuración wifi es de un mtu inferior, ¿como ocurre la transferència?
¿Se repite el paquete n veces, o la ethernet donde esta el wifi reduce el mtu o el router wifi actua como cache?
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La configuración del mtu es por interficie de red, pero, ¿se realiza una negociacion por cada conexión o el dispositivo de adapta a la inferior?

Qloudea

Teóricamente el protocolo IP puede soportar hasta MTUs de 64Kbytes. Aplicaciones corriendo en TCP sobre IP no deberían de tener problemas de compatibilidad ya que los dos extremos negociarán una MTU común entre ambos cuando la conexión TCP se establece. La estación con mayor MTU se adaptará a la de menor.

Sin embargo, bajo la situación anterior puede darse el caso de que tengamos un router o un wifi, como mencionas, que no soporte el MTU pactado entre ambas partes. En este caso, el router / wifi tendrá que fragmentar los paquetes. Esta fragmentación no es nada deseable ya que añade trabajo al router y a la estación destino que tiene que volver a montar los paquetes.

El caso se puede complicar aún más si el paquete lleva instrucciones de no ser fragmentado (DON’T_FRAGMENT), lo cual hará que el router devuelva los paquetes al emisor con el error ICMP DESTINATION UNREACHABLE – FRAGMENTATION NEEDED. En este caso, el emisor tendrá que volver a enviar nuevos paquetes con un MTU inferior.

Añadiendo un poco más, el uso de VLANs es muy aconsejable cuando queramos dividir redes que acepten diferentes MTUs, pero esto por supuesto es otro tema que se puede complicar bastante, por lo que lo dejo ahí para que lo penséis…