网卡的SG和TSO

TSO

网卡中的TSO（TCP Segmentation Offload）技术是一种利用网卡的硬件能力来减轻CPU负担的技术。它的主要作用是处理TCP数据包的分段工作，这项工作通常由CPU完成。当启用TSO时，网卡会接管这一任务，从而提高网络性能并减少CPU的负载。
具体来说，TSO技术允许网卡将大的TCP数据包分割成多个小的数据包，这些小数据包的尺寸适合于网络传输，而无需CPU介入。在没有TSO的情况下，当TCP数据包超过网卡的最大传输单元（MTU）时，操作系统需要将这些数据包分割成更小的单元，这个过程会增加CPU的负担。通过使用TSO，这部分工作被转移到了网卡上，从而释放了CPU资源，让它可以处理其他任务。
TSO技术需要网卡硬件及驱动的支持。在使用TSO时，TCP层会逐渐增大最大段大小（MSS），当TCP层向下发送大块数据时，它仅计算TCP头，而网卡接收到来自IP层的大数据包后，会自行将其分成多个IP数据包，并添加IP头，复制TCP头，并重新计算校验和等相关数据。
此外，还有一些与TSO相关的技术，例如GSO（Generic Segmentation Offload），它是一种更为通用的分片技术，可以在不支持TSO的硬件上实现类似的功能。
在Linux系统中，可以使用ethtool命令来查看和配置网卡是否支持TSO。例如，使用ethtool -k eth0可以查看网卡eth0的TSO支持状态，而使用ethtool -K eth0 tso off可以关闭TSO功能。

SG

网卡的SG( Scatter Gather )功能是一种重要的网络技术，它允许网卡在一次 DMA（直接内存访问）操作中处理多个物理上不连续的数据块。这种技术在提高数据传输效率和减少CPU负担方面发挥着关键作用。
具体来说，Scatter Gather DMA 允许网卡在一次传输中处理多个物理上不连续的数据块。与传统的 Block DMA 不同，后者一次只能传输物理上连续的一个块的数据。在 Scatter Gather DMA 中，数据可以分散存储在不连续的内存块中，然后通过网卡进行聚合或分散处理。这种操作方式减少了中断的次数，从而提高了数据传输的效率。
在网络子系统中，Skb_buff（socket buffer）结构在链路层的数据传输中扮演着重要角色。Skb_buff 不仅包含了数据本身，还包含了关于数据包的元信息，如头部信息、数据长度等。在 Skb_buff 的结构中，skb_shared_info 是一个重要的组成部分，它用于 Scatter Gather I/O（分散/聚集 I/O）的实现。Scatter Gather I/O 允许数据从非连续的内存区域直接传递到硬件，减少了数据复制的开销，提高了性能。对于不支持 Scatter Gather I/O 的网卡，数据必须先被线性化才能进行 DMA 操作，而支持 Scatter Gather I/O 的网卡则可以避免这一额外的拷贝步骤。
此外，Scatter Gather 功能也是某些高级网络技术（如 TSO，即 TCP 分段卸载）的必要条件之一。这些技术可以进一步减轻 CPU 的负担，提高网络通信的效率。
总的来说，网卡的 Scatter Gather 功能是现代网络通信中的一项关键技术，它通过优化数据传输过程，提高了系统的整体性能。