UDP 接收段合并卸载 (URO)

从 Windows 11 版本 24H2 开始，UDP 接收段合并卸载 (URO) 使网络接口卡 (NIC) 能够合并 UDP 接收段。 NIC 可以将与一组规则匹配的同一流中的 UDP 数据报合并为逻辑连续缓冲区。 然后将这些组合的数据报作为单个大型数据包指示给 Windows 网络堆栈。

合并 UDP 数据报可降低在高带宽流中处理数据包的 CPU 成本，从而提高吞吐量并减少每字节的周期数。

以下部分介绍了合并 UDP 数据包的规则以及如何编写 URO 微型端口驱动程序。

• 合并 UDP 数据包的规则
• 编写 URO 微型端口驱动程序
• URO 驱动程序的编程注意事项

合并 UDP 数据包的规则

只能在满足以下所有条件的数据包上尝试 URO 合并：

• 对于所有数据包，IpHeader.Version 相同。
• 对于所有数据包，IpHeader.SourceAddress 和 IpHeader.DestinationAddress 相同。
• 对于所有数据包，UdpHeader.SourcePort 和 UdpHeader.DestinationPort 相同。
• UdpHeader.Length 除了最后一个数据包可能较小之外，所有数据包都是相同的。
• UdpHeader.Length 必须为非零。
• UdpHeader.Checksum，如果非零，则必须在所有数据包上正确。 这意味着接收检查和卸载必须验证数据包。
• 对于所有数据包，Layer 2 headers 必须相同。

如果数据包为 IPv4，它们还必须满足以下条件：

• 对于所有数据包，IPv4Header.Protocol == 17 （UDP）。
• EthernetHeader.EtherType == 0x0800 适用于所有数据包。
• 接收的数据包上的 IPv4Header.HeaderChecksum 必须正确。 这意味着接收检查和卸载必须验证报头。
• 对于所有数据包，IPv4Header.HeaderLength == 5（无 IPv4 选项标头）。
• 对于所有数据包，IPv4Header.ToS 相同。
• 对于所有数据包，IPv4Header.ECN 相同。
• 对于所有数据包，IPv4Header.DontFragment 相同。
• 对于所有数据包，IPv4Header.TTL 相同。
• IPv4Header.TotalLength == UdpHeader.Length* + length(IPv4Header) 适用于所有数据包。

如果数据包为 IPv6，它们还必须满足以下条件：

• 对于所有数据包，IPv6Header.NextHeader == 17 （UDP） （无扩展标头）。
• 对于所有数据包，EthernetHeader.EtherType == 0x86dd （IPv6）。
• 对于所有数据包，IPv6Header.TrafficClass 和 IPv6Header.ECN 相同。
• 对于所有数据包，IPv6Header.FlowLabel 相同。
• 对于所有数据包，IPv6Header.HopLimit 相同。
• IPv6Header.PayloadLength == UdpHeader.Length 适用于所有数据包。

URO 数据包结构

生成的单合并单元 (SCU) 必须具有单个 IP 标头和 UDP 标头，后跟所有合并的数据报的 UDP 有效负载连接在一起。

URO 指示必须将 IPv4Header.TotalLength 字段设置为 SCU 的总长度，或将 IPv6Header.PayloadLength 字段设置为 UDP 有效负载的长度，并将 UdpHeader.Length 字段设置为合并有效负载的长度。

如果第 2 层 （L2） 标头存在于合并的数据报中，则 SCU 必须包含有效的 L2 标头。 SCU 中的 L2 标头必须与合并的数据报的 L2 标头类似。

校验和验证与指示

URO 指示必须将 IPv4Header.HeaderChecksum 和 UdpHeader.Checksum 字段设置为零，并填写 SCU 上的校验和卸载带外信息，指示 IPv4 和 UDP 校验和成功。

匹配所有合并条件但校验和验证失败的数据包必须单独指示。 在它之后收到的数据包不得与在它之前收到的数据包合并。

例如，假设从同一流接收到数据包 1、2、3、4 和 5，但是数据包 3 未通过校验和检查。 数据包 1 和 2 可以合并在一起，数据包 4 和 5 可以合并在一起，但数据包 3 不得与任一 SCU 合并。 数据包 1 和 2 不得与数据包 4 和 5 合并。 数据包 2 是 SCU 中的最后一个数据包，数据包 4 启动新的 SCU。 此外，在指示数据包 3 之前，必须指示包含数据包 1 和 2 的 SCU，并且必须在包含数据包 4 和 5 的 SCU 之前指示数据包 3。

数据包合并和流分离

多个流的数据包可以并行合并，因为硬件和内存允许。 来自不同流的数据包不得合并在一起。

来自多个接收交错的数据包可以被分离，并与其各自的流合并。 例如，如果数据包按 A、A、B、C、B、A 的顺序到达，则 A 流中的数据包可以合并为 AAA，B 流中的数据包合并为 BB，而 C 流中的数据包可以正常显示，也可以与流 C 中挂起的 SCU 合并。

给定流中的数据包不得相互重新排序。 例如，A 流的数据包必须按接收的顺序合并，而不考虑从 B 和 C 流收到的数据包。

用于控制 URO 的 INF 关键字

以下关键字可用于通过注册表项设置启用/禁用 URO：

• *UdpRsc

枚举标准化 INF 关键字具有以下属性：

• SubkeyName：必须在 INF 文件中指定且出现在注册表中的关键字的名称。

• ParamDesc：与 SubkeyName 关联的显示文本。

• 值：与列表中的每个选项关联的枚举整数值。 此值存储在 NDI\params\SubkeyName\Value中。

• EnumDesc：与菜单中显示的每个值关联的显示文本。

• 默认：菜单的默认值。

SubkeyName	ParamDesc	值	EnumDesc
*UdpRsc	URO	0	已禁用
		1 （默认值）	Enabled

有关使用枚举关键字的详细信息，请参阅 枚举关键字。

编写 URO 微型端口驱动程序

从 NDIS 6.89 开始，URO 的 NDIS 接口可促进 TCP/IP 与 NDIS 微型端口驱动程序之间的通信。

报表 URO 功能

微型端口驱动程序在 NDIS_OFFLOAD 结构的 UdpRsc 成员中播发对 URO 的支持，并将其传递给 NdisMSetMiniportAttributes 函数。

查询 URO 功能

若要检查微型端口驱动程序是否支持 URO，NDIS 驱动程序和其他应用程序可以查询返回 NDIS_OFFLOAD 结构的 OID_TCP_OFFLOAD_HARDWARE_CAPABILITIES OID。

查询 URO 状态

若要确定当前的 URO 状态，NDIS 驱动程序和其他应用程序可以查询 OID_TCP_OFFLOAD_CURRENT_CONFIG OID 请求。 NDIS 处理此 OID，不会将其传递到微型端口。

更改 URO 状态

可以通过发出 OID_TCP_OFFLOAD_PARAMETERS OID 请求来启用或禁用 URO。 此 OID 使用 NDIS_OFFLOAD_PARAMETERS 结构。 在此结构中，UdpRsc.Enabled 成员可以具有以下值：

值	意义
NDIS_OFFLOAD_PARAMETERS_UDP_RSC_NO_CHANGE 0	微型端口驱动程序不应更改当前设置。
NDIS_OFFLOAD_PARAMETERS_UDP_RSC_DISABLED 1	URO 已禁用。
NDIS_OFFLOAD_PARAMETERS_UDP_RSC_ENABLED 2	已启用 URO。

当驱动程序使用标志集处理 OID_TCP_OFFLOAD_PARAMETERS OID 请求 NDIS_OFFLOAD_PARAMETERS_UDP_RSC_DISABLED 时，NIC 必须等待完成请求，直到指示所有现有的合并段和未完成的 URO 指示。 这可确保跨 NDIS 组件同步 URO 启用/禁用事件。

微型端口驱动程序处理 OID_TCP_OFFLOAD_PARAMETERS OID 请求后，微型端口驱动程序必须发出具有更新卸载状态的 NDIS_STATUS_TASK_OFFLOAD_CURRENT_CONFIG 状态指示。

NDIS_OFFLOAD_PARAMETERS 中的 NDIS_OFFLOAD_PARAMETERS_SKIP_REGISTRY_UPDATE 标志允许仅禁用 URO 的运行时。 使用此标志所做的更改不会保存到注册表。

在 NDIS 6.89 及更高版本中选择退出 URO

面向 NDIS 6.89 及更高版本的驱动程序应了解 URO 数据包并正常处理它们。 若要选择退出 URO：

• 轻型筛选器 (LWF) 驱动程序在 NDIS_FILTER_DRIVER_CHARACTERISTICS 结构中设置 NDIS_FILTER_DRIVER_UDP_RSC_NOT_SUPPORTED 标志。
• 协议驱动程序在 NDIS_PROTOCOL_DRIVER_CHARACTERISTICS 结构中设置 NDIS_PROTOCOL_DRIVER_UDP_RSC_NOT_SUPPORTED 标志。

此方法可确保不熟悉 URO 的组件不会收到 URO NBL。 如果存在不支持 URO 的 LWF 或协议驱动程序，则 NDIS 在绑定期间在微型端口上禁用 URO。

URO 驱动程序的编程注意事项

实现支持 URO 的微型端口驱动程序时，请考虑以下问题。

Winsock URO API

有关 Winsock URO API 的信息，请参阅 IPPROTO_UDP 套接字选项。 请参阅有关 UDP_RECV_MAX_COALESCED_SIZE 和 UDP_COALESCED_INFO的信息。

Windows TCP/IP 堆栈更新

Microsoft TCP/IP 传输在与 NDIS 绑定时会启用 URO，除非配置阻止此操作。

WFP 标注可以使用 FWPS_CALLOUT2 中的 FWP_CALLOUT_FLAG_ALLOW_URO 来宣传其对 URO 的支持。 如果在 URO 敏感层注册了不兼容的 WFP 回调函式，则在回调函式注册期间，操作系统会禁用 URO。

如果套接字选择加入 URO，其最大合并大小大于或等于硬件卸载大小，则堆栈会将 NBL 从未经修改的硬件传送到套接字。 如果套接字选择加入较小的最大合并大小，堆栈会将合并接收分解为套接字的较小大小。

如果套接字未选择加入 URO，则堆栈将重新分段该套接字的接收。 如果没有硬件 URO，现有软件 URO 功能将继续可用。