Elastic Compute Service:What is PMTUD

Benefícios

O PMTUD limita o tamanho dos pacotes ao PMTU, melhorando a eficiência e a confiabilidade da rede ao evitar a fragmentação.

• Prevenção da fragmentação IP: o PMTUD mantém cada pacote dentro do MTU de cada salto, evitando a fragmentação que aumenta a latência e a perda de pacotes. Consulte Avoid IP fragmentation on TCP connections.

• Maior eficiência de rede: o PMTUD determina o tamanho ideal dos pacotes, reduzindo o overhead de cabeçalho e aumentando o throughput sem exceder o MTU de nenhum dispositivo.

• Redução de perda de pacotes e latência: a fragmentação exige a retransmissão de todos os fragmentos caso algum seja perdido. O PMTUD elimina esse overhead.

• Dimensionamento automático de pacotes: o PMTUD permite que o host remetente redimensione dinamicamente os pacotes com base no PMTU descoberto, sem necessidade de conhecimento prévio da configuração de rede.

• Maior robustez de rede: o PMTUD se adapta a diferentes tipos e configurações de link, aumentando a flexibilidade da rede.

Componentes e sistemas compatíveis

• Sistemas operacionais: a maioria dos sistemas operacionais modernos, incluindo Linux e Windows, é compatível com PMTUD.

  Importante

  As instâncias do Elastic Compute Service (ECS) da Alibaba Cloud pertencentes à 6ª geração de famílias de instâncias ou anteriores, que não são compatíveis com o recurso Jumbo Frames, não são compatíveis com PMTUD. Certifique-se de que o tamanho dos pacotes que trafegam pelas instâncias ECS não exceda 1.500 bytes.

• Dispositivos de rede: alguns roteadores e switches têm suporte nativo a PMTUD. Um dispositivo sem suporte a PMTUD pode retornar uma mensagem ICMP sem informações de MTU ao receber um pacote superdimensionado com o flag Don't Fragment (DF) definido como 1.

• Middleware ou bibliotecas: alguns ambientes de programação oferecem bibliotecas ou middleware especializados para PMTUD.

• Aplicações: algumas aplicações de rede implementam sua própria lógica de PMTUD para redimensionar dinamicamente os pacotes de saída.

• Protocolos de rede: o PMTUD funciona com os protocolos de camada de transporte IPv4 e IPv6, incluindo TCP, UDP e ICMP.

• Provedores de serviços de cloud: os componentes de encaminhamento da Alibaba Cloud executam o PMTUD conforme os padrões RFC. Consulte How PMTUD works.

Como o PMTUD funciona

O flag DF nos pacotes IP desempenha um papel fundamental no PMTUD. Definir o flag DF como 1 impede a fragmentação. O PMTUD utiliza mensagens ICMP para descobrir o PMTU entre dois hosts e limita os pacotes ao PMTU, evitando a fragmentação durante a transmissão.

1. Defina o flag DF no host remetente. O host remetente define o flag DF no cabeçalho IP como 1, impedindo a fragmentação no caminho de rede.

2. O limite de MTU é atingido. Quando o pacote com DF=1 chega a um dispositivo de rede cujo MTU é menor que o pacote, o dispositivo descarta o pacote.

   • No IPv4, os dispositivos de rede verificam o flag DF. Se DF=0 e o dispositivo é compatível com fragmentação, ele pode fragmentar pacotes superdimensionados em vez de descartá-los.

     Nota

     Alguns componentes de encaminhamento da Alibaba Cloud, como gateways de borda em cenários entre domínios ou entre regiões, não são compatíveis com fragmentação. Esses componentes descartam pacotes superdimensionados e enviam mensagens de erro ICMP mesmo quando DF=0.

   • No IPv6, o PMTUD é obrigatório. Todos os hosts e roteadores devem ser compatíveis com ele. O flag DF é implicitamente definido como 1 para todos os pacotes IPv6.

3. Uma mensagem de erro ICMP é enviada. Se o dispositivo é compatível com PMTUD, ele envia uma mensagem de erro ICMP com seu MTU ao host remetente.

   • No IPv4, o dispositivo envia: Destination Unreachable: Fragmentation Needed and Don't Fragment was Set (Type 3, Code 4).

   • No IPv6, o dispositivo envia: ICMPv6 Packet Too Big (PTB) (Type 2, Code 0).

4. Processe a mensagem de erro ICMP. O host remetente analisa e armazena em cache o PMTU contido na mensagem e, em seguida, trata os pacotes da seguinte forma:

   • Por padrão, o kernel do sistema operacional fragmenta o pacote com base no PMTU e reenvia os fragmentos.

   • Redimensionamento no nível da aplicação. Uma aplicação compatível com PMTUD redimensiona os pacotes com base no MTU informado na mensagem de erro ICMP e os reenvia. Isso evita a fragmentação, mas geralmente requer modificações na aplicação.

     Nota

     Para conexões TCP, a camada TCP ajusta o MSS com base no PMTU descoberto para evitar a fragmentação de segmentos. Consulte Dynamically adapt MSS to PMTU during data transmission.

5. Armazene o PMTU em cache. O host remetente armazena o PMTU em sua tabela de rotas para o endereço IP de destino e limita os pacotes subsequentes a esse tamanho.

6. Atualize o PMTU periodicamente. O PMTU pode mudar quando os caminhos de rede se alteram ou os caches de rota expiram. O host executa novamente o PMTUD para atualizar o PMTU.

Configure o PMTUD

Ative o PMTUD

Verifique se todos os dispositivos na rede são compatíveis com PMTUD e têm o recurso ativado. No Linux, ative o PMTUD gravando zero em /proc/sys/net/ipv4/ip_no_pmtu_disc.

Garanta que as mensagens de erro ICMP cheguem ao host

• Verifique e configure firewalls e dispositivos de segurança para permitir mensagens ICMP, especialmente Destination Unreachable: Fragmentation Needed (Type 3, Code 4). Mensagens ICMP bloqueadas impedem o funcionamento do PMTUD.

• Configure os grupos de segurança para permitir tráfego ICMP. As instâncias ECS recebem pacotes de negociação ICMP durante o PMTUD somente se seus grupos de segurança permitirem tráfego ICMP. Consulte Security group rules for controlling access to ECS instances by using specific protocols.

• Verifique se há limitação de tráfego de rede. Mensagens ICMP podem ser descartadas quando o tráfego atinge o limiar de limitação.

  • Para instâncias Linux, consulte Troubleshoot high network bandwidth on a Linux instance.

  • Para instâncias Windows, use o Task Manager para verificar o uso da rede.

Modifique as aplicações para responder a mensagens ICMP

Modifique as aplicações para que respondam a mensagens de erro ICMP durante o PMTUD e reduzam o tamanho dos pacotes com base no PMTU descoberto.