网卡多队列

什么是中断

CPU在运行的时候遇到的一些事件， 这些事件有可能是线性程序本身出现的，那也有可能是在CPU的外部 甚至是整个系统的外部出现的事件。那么 这时就要求CPU强行中止现在正在运行的程序。 并且从一个新的存储器区域启动相应的程序去处理这些事件。 还有一点也很重要，就是在处理完这些事件之后，CPU需要恢复到原来的程序继续运行。 那这些事件就被称为中断或者异常。

2016091206030358.png

将CPU运行程序所引发的特殊的事件称为软件中断， 而把外部的这些输入输出设备产生的事件称为硬件中断。

X86系统采用中断机制协同处理CPU与其他设备工作。长久以来网卡的中断默认由cpu0处理，在大量小包的网络环境下可能出现cpu0负载高，而其他cpu空闲。后来出现网卡多队列技术解决这个问题。

网络软中断

当网卡收到数据包时会产生中断，通知内核有新数据包，然后内核调用中断处理程序进行响应，把数据包从网卡缓存拷贝到内存，因为网卡缓存大小有限，如果不及时拷出数据，后续数据包将会因为缓存溢出被丢弃，因此这一工作需要立即完成。剩下的处理和操作数据包的工作就会交给软中断。高负载的网卡是软中断产生的大户，很容易形成瓶颈。

可以通过显示/proc/interrupts来显示中断信息:

[~]# cat /proc/interrupts
      CPU0       CPU1       CPU2       CPU3
124:  125935088  0          0          0          IR-PCI-MSI-edge      eth2-TxRx-0
125:  0          125840723  0          0          IR-PCI-MSI-edge      eth2-TxRx-1
... ...

从图可以看到"124"、"125"分别为eth2-TxRx-0和eth2-TxRx-1的中断号。

如果有24个CPU的话，那么将会存在24个这样的中断号，从eth2-TxRx-0到eth2-TxRx-23。

每一个中断号表示一个网卡的工作队列，在有24个CPU的机器里，每个网卡需要存在24个网络队列。

通过将中断号绑定到多CPU并没有真正实现中断的分配。支持RSS的网卡，通过多队列技术，每个队列对应一个中断号，通过对每个中断的绑定，可以实现网卡中断在cpu多核上的分配。

中断绑定——中断亲和力（IRQ Affinity）

中断亲和力是指将一个或多个中断源绑定到特定的 CPU 核心上运行。

/proc/irq/[irq_num]/smp_affinity_list：该文件存放的是CPU列表（十进制）。注意，CPU核心个数用表示编号从0开始，如cpu0,cpu1等

根据上图所示，124号中断为网卡eth2的第一个网络队列的中断号。我们将它绑定到CPU0上。

echo 0 >/proc/irq/124/smp_affinity_list

根据上面信息可以从/proc/interrupts获取CPU中断号信息，来写脚本实现自动绑定。

#!/bin/sh
#自动绑定多队列网卡中断
for item in  `grep "TxRx" /proc/interrupts  | awk '{print $1*1":"$NF}'`
do
irq=`echo $item|cut -d ":" -f1`
num=`echo $item|awk -F'-' '{print $NF}'`
#echo  $irq" -> "$num;
echo "set IRQ[$irq] bonding to CPU[$num]"
echo $num > /proc/irq/$irq/smp_affinity_list
done

如何查看软中断的使用率

使用top命令，然后输入1。

top - 15:37:48 up 54 days, 21:46,  1 user,  load average: 0.00, 0.00, 0.00
Tasks: 121 total,  1 running, 120 sleeping,  0 stopped,  0 zombie
Cpu0  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni, 99.3%id,  0.3%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.3%st
Cpu1  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu2  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st
Cpu3  :  0.0%us,  0.0%sy,  0.0%ni,100.0%id,  0.0%wa,  0.0%hi,  0.0%si,  0.0%st

其中0.0%si表示当前的软中断(software interrupt)的使用率。