优化 Azure 虚拟机网络吞吐量

2025-05-21

Azure 虚拟机 (VM) 的默认网络设置可以进一步针对网络吞吐量进行优化。本文介绍如何优化 Windows 和 Linux VM（包括 Ubuntu 和 Red Hat 等主要发行版）的网络吞吐量。

Windows 虚拟机

如果 Windows VM 支持加速网络，请启用该功能以实现最佳吞吐量。有关详细信息，请参阅创建具有加速网络的 Windows VM。

对于所有其他 Windows VM，与不使用 RSS 的 VM 相比，使用接收方缩放 (RSS) 可达到更高的最大吞吐量。默认情况下，RSS 可能在 Windows VM 中已禁用。完成以下步骤以确定是否启用了 RSS 并在处于禁用状态时启用：

使用 Get-NetAdapterRss PowerShell 命令查看是否为网络适配器启用了 RSS。在以下从 Get-NetAdapterRss 返回的示例输出中，RSS 未启用。
```
Name                    : Ethernet
InterfaceDescription    : Microsoft Hyper-V Network Adapter
Enabled                 : False
```
输入以下命令以启用 RSS：
```
Get-NetAdapter | % {Enable-NetAdapterRss -Name $_.Name}
```
此命令没有任何输出。该命令更改网络接口卡 (NIC) 设置。它会导致临时连接丢失约一分钟。在连接丢失期间显示“正在重新连接”对话框。通常在第三次尝试后，连接会还原。

再次输入 Get-NetAdapterRss 命令，确认 RSS 在 VM 中已启用。如果成功，将返回以下示例输出：

Name                    : Ethernet
InterfaceDescription    : Microsoft Hyper-V Network Adapter
Enabled                 : True

Linux 虚拟机

默认情况下，RSS 在 Azure Linux VM 中始终已启用。自 2017 年 12 月以后发布的 Linux 内核均包含新的网络优化选项，可使 Linux VM 实现更高的网络吞吐量。

用于新部署的 Ubuntu

Azure 内核上的 Ubuntu 已针对 Azure 上的出色网络性能进行了大量优化。目前，Canonical 的所有 Ubuntu 映像都默认安装了优化的 Azure 内核。

使用以下命令，确保你使用的是 Azure 内核，它的版本末尾有 -azure 标识。

uname -r

#sample output on Azure kernel:
6.8.0-1017-azure

现有 VM 的 Ubuntu on Azure 内核升级

可以通过升级到 Azure Linux 内核来实现显著的吞吐量性能。若要验证是否具有此内核，请检查你的内核版本。该版本应与示例版本相同或更新。

#Azure kernel name ends with "-azure"
uname -r

#sample output on Azure kernel:
#4.13.0-1007-azure

如果 VM 没有 Azure 内核，版本号将通常以“4.4”开头。如果 VM 没有 Azure 内核，请使用根权限运行以下命令：

#run as root or preface with sudo
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade -y
sudo apt-get dist-upgrade -y
sudo apt-get install "linux-azure"
sudo reboot

其他发行版

大多数新式发行版在使用高于 4.19+ 的内核版本时应具有显著改进。检查当前内核版本，确保运行的是较新的内核。

优化 Azure Linux VM 中的跨区域传输速度

Azure Linux VM 通常遇到网络性能问题，尤其是在区域（例如西欧和美国西部）之间传输大型文件（1GB 到 50GB）时。这些问题是由通用内核配置、网络缓冲区设置和默认拥塞控制算法引起的，这会导致数据包延迟、吞吐量有限以及资源使用率低下。

若要提高网络性能，请考虑实现在 Azure 上许多情况下证明有效的以下优化：

网络缓冲区设置：调整内核参数以最大化读取和写入内存缓冲区。将这些配置添加到 /etc/sysctl.d/99-azure-network-buffers.conf：

net.core.rmem_max = 2147483647 
net.core.wmem_max = 2147483647 
net.ipv4.tcp_rmem = 4096 67108864 1073741824 
net.ipv4.tcp_wmem = 4096 67108864 1073741824

拥塞控制：启用 BBR 拥塞控制通常会导致更好的吞吐量。将此配置添加到 /etc/sysctl.d/99-azure-congestion-control.conf：
请将 BBR 模块添加到 /etc/modules-load.d/99-azure-tcp-bbr.conf 以确保其已加载。
```
tcp_bbr 
```
```
net.ipv4.tcp_congestion_control = bbr 
```
队列规则（qdisc）：Azure 中的数据包处理通常通过将默认 qdisc 设置为 fq改进。将此配置添加到 /etc/sysctl.d/99-azure-qdisc.conf：
```
net.core.default_qdisc = fq 
```

创建 /etc/udev/rules.d/99-azure-qdisc.rules 中的 udev 规则以确保 qdisc 应用于网络接口：

ACTION=="add|change", SUBSYSTEM=="net", KERNEL=="enP*", PROGRAM="/sbin/tc qdisc replace dev \$env{INTERFACE} root noqueue" 
ACTION=="add|change", SUBSYSTEM=="net", KERNEL=="eth*", PROGRAM="/sbin/tc qdisc replace dev \$env{INTERFACE} root fq“

, IRQ 调度：根据工作负载，你可能希望限制 irqbalance 服务在特定节点上调度 IRQ。更新 /etc/default/irqbalance 以指定哪些 CPU 不应计划 IRQ：
```
IRQBALANCE_BANNED_CPULIST=0-2 
```
udev 规则：添加规则以优化队列长度并有效地管理设备标志。在/etc/udev/rules.d/99-azure-txqueue-len.rules中创建以下规则：
```
SUBSYSTEM=="net", ACTION=="add|change", KERNEL=="eth*", ATTR{tx_queue_len}="10000“ 
```

对于延迟两次的数据包

在 Linux 性能网络方面，我们使用 SR-IOV 与 Mellanox 驱动程序（mlx4 或 mlx5）。Azure 的一个特性是它会创建两个网络接口：合成网络接口和虚拟网络接口。了解详细信息。

其他说明

系统管理员可以通过编辑配置文件（例如 /etc/sysctl.d/， /etc/modules-load.d/和 /etc/udev/rules.d/）来实现这些解决方案。确保查看内核驱动程序更新和系统配置，了解潜在的回归情况。

有关特定配置和故障排除的更多详细信息，请参阅有关网络性能的 Azure 文档。

使用邻近放置组将各个 VM 部署在相近的位置，以缩短延迟。
请通过带宽/吞吐量测试查看你的方案的优化后结果。
阅读有关如何为虚拟机分配带宽的信息。
通过 Azure 虚拟网络常见问题解答了解详细信息。

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