为什么“禁止分段”标志没有被禁用？

Question

我在尝试设置不同的 IP_MTU_DISCOVER 值，使用 setsockopt() 来看看对UDP数据包分片的影响。根据 ip(7) 的手册，我发现需要把这个值设置为 IP_PMTUDISC_WANT 或 IP_PMTUDISC_DONT，这样才能关闭“不分片”这个标志。但是，当我尝试发送数据包时，出现了 socket.error: [Errno 90] Message too long 的错误。

import IN, socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

hostname = 'localhost'
s.connect((hostname, 1060))

s.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, IN.IP_MTU_DISCOVER, IN.IP_PMTUDISC_DONT)
mtu = s.getsockopt(socket.IPPROTO_IP, IN.IP_MTU)

print 'MTU:', mtu
s.send('.' * (mtu + 1))
print 'Big packet sent'

谢谢

Answer 1

首先，我们来简单回顾一下PMTU是如何在UDP中工作的。

1. 一个IP端点开始时会有一个指定的MTU，通常是它直接连接的网络的MTU。
2. 在发送数据包时，端点总是会设置DF位。
3. 如果中间的路由器发现无法发送这个数据包而不进行分片，它会返回一个ICMP Destination Unreachable的数据包，错误代码为4，并告诉你下一个跳转的MTU。
4. IP端点收到这个不可达的消息后，会调整它的PMTU。
5. IP端点决定如何处理原始数据包（重发、通知应用层等）。

这里非常重要的一点是，PMTU并不是自动发生的。没有内置的探测数据包会在你（应用程序）开始发送实际数据之前找到MTU。

在Linux中，控制这个（对于数据报）使用以下标志：

• IP_PMTUDISC_WANT 按照上面描述的方式执行PMTU。如果应用程序发送一个超出已知MTU的数据包，套接字层会对其进行分片。所有出去的数据包（包括分片）都会设置DF位。
• IP_PMTUDISC_DONT 不进行PMTU探测。
• IP_PMTUDISC_DO 进行PMTU探测。如果应用程序发送一个超出已知MTU的数据包，会向应用程序发送错误信息。
• IP_PMTUDISC_PROBE 设置DF位以进行PMTU探测，但忽略当前已知的MTU。所以如果应用程序发送一个过大的数据包，它仍然会尝试发送。这在偶尔发送探测包以查看PMTU是否增加时很有用。

需要注意的是，IP_PMTUDISC_DONT并没有说明如果数据包实际上大于当前的MTU（即直接连接的那个MTU）该怎么办。因此，很可能这个选择留给实际需要发送数据包的接口。大多数接口应该会对数据包进行分片，因为DF位没有被设置。然而，如果你使用的是链路本地接口，这通常是一个软件接口，功能稍微弱一些。可能在你的系统中，这个接口不支持分片，因此会发送错误信息。这是有道理的，看看我机器上的输出：

In [6]: s.getsockopt(socket.IPPROTO_IP, 14) #14 = IP_MTU, just wasn't in my python lib.
Out[6]: 16436

这显示链路本地接口的MTU在网络术语中相当大，那么为什么要支持分片呢。话虽如此，在我的系统上，这实际上运行得很好。