网卡的TSO卸载功能

当前的大部分网卡都支持TCP Segmentation Offload功能，TCP的分片卸载到物理网卡由硬件完成。

TCP在发送数据包时（tcp_transmit_skb），设置gso_size的值作为分片的长度，其大小等于当前TCP连接的MSS值。

static inline int tcp_skb_mss(const struct sk_buff *skb)
{   
    return TCP_SKB_CB(skb)->tcp_gso_size;
}

static int tcp_transmit_skb(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, int clone_it, gfp_t gfp_mask)
{
    /* OK, its time to fill skb_shinfo(skb)->gso_{segs|size} */
    skb_shinfo(skb)->gso_segs = tcp_skb_pcount(skb);
    skb_shinfo(skb)->gso_size = tcp_skb_mss(skb);
}

函数tcp_set_skb_tso_segs将当前的MSS值赋予tcp_gso_size，其在TCP发送路径中调用。

static void tcp_set_skb_tso_segs(struct sk_buff *skb, unsigned int mss_now)
{
    if (skb->len <= mss_now || skb->ip_summed == CHECKSUM_NONE) {
        tcp_skb_pcount_set(skb, 1);
        TCP_SKB_CB(skb)->tcp_gso_size = 0;
    } else {
        tcp_skb_pcount_set(skb, DIV_ROUND_UP(skb->len, mss_now));
        TCP_SKB_CB(skb)->tcp_gso_size = mss_now;
    }
}

另外，要使用TSO功能，物理网卡必须同时支持TCP的校验和卸载功能，否者，禁止网卡的TSO功能。

static netdev_features_t netdev_fix_features(struct net_device *dev, netdev_features_t features)
{
    if ((features & NETIF_F_TSO) && !(features & NETIF_F_HW_CSUM) && !(features & NETIF_F_IP_CSUM)) {
        netdev_dbg(dev, "Dropping TSO features since no CSUM feature.\n");
        features &= ~NETIF_F_TSO;
        features &= ~NETIF_F_TSO_ECN;
    }
}

软件计算部分数据的校验和（CHECKSUM_PARTIAL），比如IP伪头部，其它的TCP数据都交由网卡来处理，以下的TCPDUP抓包，可以看到由于不是完整的校验和，显示checksum不正确。

在本机上使用TCPDUMP抓包，看到的报文长度超过网卡设备的MTU值，如下长度4336，而网卡设备仅有1500字节大小MTU，原因就在于TCP的分片是利用网卡的TSO功能进行的，而TCPDUMP抓到的是分片之前的数据包：

Out e4:3a:6e:0a:51:31 ethertype IPv4 (0x0800), length 4352: (tos 0x0, ttl 64, id 12630, offset 0, flags [DF], proto TCP (6), length 4336)
    192.168.1.128.40074 > 192.168.10.128.40443: Flags [.], cksum 0x9e33 (incorrect -> 0x2c8a), seq 869:5153, ack 1009, win 242, options [nop,nop,TS val 382868 ecr 188877580], length 4284

使用如下命令ethtool -k，可查看网卡ens38的TSO功能是否使能：

$ ethtool -k ens38
Features for ens38:

tx-checksumming: on
        tx-checksum-ipv4: off [fixed]
        tx-checksum-ip-generic: on
        tx-checksum-ipv6: off [fixed]
        tx-checksum-fcoe-crc: off [fixed]
        tx-checksum-sctp: off [fixed]
tcp-segmentation-offload: on
        tx-tcp-segmentation: on
        tx-tcp-ecn-segmentation: off [fixed]
        tx-tcp-mangleid-segmentation: off
        tx-tcp6-segmentation: off [fixed]
udp-fragmentation-offload: off [fixed]

$ ethtool -K ens38 tso off    
$ 

如上命令，使用ethtool工具关闭网络设备ens38的TSO功能之后，再次TCPDUMP抓包，这次显示的报文长度都是小于1500的数据包了。

 

内核版本 Linux-4.15