网卡offload功能介绍

 

offload 是将本来该操作系统进行的一些数据包处理（如TCP分段、IP分片、重组、checksum、TCP协议处理等）放到网卡硬件中去做， 降低系统 CPU 消耗的同时，提高处理的性能。

 

普通网卡用软件方式进行一系列TCP/IP相关操作，因此，会在三个方面增加服务器的负担，这三个方面是：数据复制、协议处理和中断处理。

 

1）TSO （TCP-Segmentation-Offload）：将TCP分段工作交由网卡驱动执行，该特性需要网卡硬件支持。使能TSO后，操作系统可以将一个不超过64K字节(包含IP头长度和以太头长度在内)的任意大小的TCP报文传给网卡驱动，由网卡驱动层执行TCP分段、Checksum 计算和包头、帧头生成以及封装等工作，这样就消除了TCP分段工作带给CPU的负担。被TCP分段后的每个TCP Segment，都需要封装TCP头，TCP头部中有Checksum（校验和），因此TSO通常需要Checksum Offload支持，即由网卡驱动层同时完成TCP校验工作。

 

2）UFO（UDP-Fragmentation-Offload）：TSO针对TCP报文分段处理，UFO将对UDP报文进行IP分片的工作交由网卡驱动层处理。

 

3）GSO（Generic-Segmentation-Offload）： GSO相对TSO和UFO更为通用，可支持所有协议报文。GSO会首先确认网卡是否支持TSO，如果网卡支持且使能TSO，则将TCP分段交由网卡驱动层处理；否则由GSO在将报文发送给网卡驱动之前执行分片。GSO可以理解为TSO的补充。

 

4）LRO（Large-Receive-Offload）：在接收网络数据时，网卡将接收到的TCP Segments执行报文重组，将合并后的大包传给操作系统。这样省去CPU在小包重组工作中的开销，提升服务器的接收效率。和TSO一样，LRO也需要网卡设备支持。LRO在做数据和信息合并时，因为收到信息有限，会出现合并后小包报文头中信息丢失等问题。鉴于LRO的局限性，一些网卡已经不再支持LRO。

LRO可能会丢失重要的数据，例如数据发送方在Header加了一些字段来区分不同的网络包。合并可能导致这些字段的丢失，因为合并之后只有一个Header了。而且当操作系统需要转发数据时，合并之后的网络包可能需要重新被分段/片。再重新分成小包，原来Header里面的差异字段就彻底丢失了。因为LRO的局限性，在一些最新的网卡上，LRO已经被删除了。

 

5）GRO（Generic Receive Offload）：GRO是与GSO相对的接收方特性。GRO不依赖物理网卡，支持更加丰富类型的协议报文。GRO运行在操作系统内核中，在做小包合并时掌握的信息较LRO更多，合并规则也更加严谨，避免了合并后数据信息丢失等问题，GRO已逐渐取代LRO。

 

6）ToE(TCP/IP Offload Engine)：是一门使用硬件代替软件来处理TCP/IP协议的技术，从而将CPU从TCP/IP协议处理负担中解放出来，降低CPU负载，提高了网络性能；同时也为没有TCP/IP协议处理能力的系统提供了一种解决方案。

 

7）COE（Checksum Offload Engine）：支持硬件checksum 计算和校验