网卡中断及多队列

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。

通过命令cat /proc/interrupts 查看系统中断信息,应该是长下面这个样子。第一列是中断号,比如eth0对应的中断号是24,后面是每个cpu的中断数。

[~]# cat /proc/interrupts 
           CPU0       CPU1       CPU2       CPU3       
  0:        124          0          0          0   IO-APIC-edge      timer
  1:          0          3          2          1   IO-APIC-edge      i8042
  8:          0       1434          2        224   IO-APIC-edge      rtc0
  9:          0          0          0          0   IO-APIC-fasteoi   acpi
 11:          0          7          8          6   IO-APIC-fasteoi   uhci_hcd:usb1
 12:          0         40         38         37   IO-APIC-edge      i8042
 14:          0          0          0          0   IO-APIC-edge      ata_piix
 15:          0       1827         36        221   IO-APIC-edge      ata_piix
 24:          0          0          0          0   PCI-MSI-edge      eth0
 25:          0    7725709       1718       1717   PCI-MSI-edge      eth1
...

中断绑定

我们可以绑定中断号与处理CPU之间的关系,Linux系统用irqbalance服务优化中断分配,它能自动收集数据,调度中断请求。为了了解中断绑定,我们把irqbalance服务关掉,手工调整绑定关系。

/proc/irq/{IRQ_ID}/smp_affinity,中断IRQ_ID的CPU亲和配置文件,16进制
/proc/irq/{IRQ ID}/smp_affinity_list,10进制,与smp_affinity相通,修改一个相应改变。

[ ~]# cat /proc/irq/24/smp_affinity
0001
[ ~]# cat /proc/irq/24/smp_affinity_list 
0
#上面表示0001对应cpu0,可以直接修改绑定关系
[ ~]# echo 4 > /proc/irq/24/smp_affinity
[ ~]# cat /proc/irq/24/smp_affinity_list 
2
#此时中断号24对应的处理CPU为cpu2
[ ~]# mpstat -P ALL 1 1  
Linux 2.6.32-504.23.4.el6.x86_64    03/02/2017  _x86_64_    (10 CPU)

03:04:22 PM  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest   %idle
03:04:23 PM  all    1.51    0.00    2.41    0.00    0.00    2.91    0.00    0.00   93.17
03:04:23 PM    0    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
03:04:23 PM    1    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
03:04:23 PM    2   15.62    0.00   25.00    0.00    0.00   30.21    0.00    0.00   29.17
03:04:23 PM    3    0.00    0.00    0.99    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00   99.01

也可以通过查看/proc/interrupts,此时压测eth0,发现只有cpu2处理的中断数增加。

[ ~]# cat /proc/interrupts | grep 24:
 24:    5249258          0    1304158    2074483   PCI-MSI-edge      eth0
[ ~]# cat /proc/interrupts | grep 24:
 24:    5249258          0    1516771    2074483   PCI-MSI-edge      eth0

亲缘性文件smp_affinity是16进制掩码,可以配置一个中断号和多个cpu绑定,单测试结果并没有将中断自动分配到多个CPU。

[ ~]# echo 11 > /proc/irq/24/smp_affinity
[ ~]# cat /proc/irq/24/smp_affinity      
0011
#16进制11,表示二进制0000,0000,0001,0001,代表cpu0, cpu4
[ ~]# cat /proc/irq/24/smp_affinity_list 
0,4

网卡多队列

RSS(Receive Side Scaling)是网卡的硬件特性,实现了多队列,可以将不同的流分发到不同的CPU上。

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。

[ ~]# ls /sys/class/net/eth0/queues/
rx-0  rx-2  rx-4  rx-6  tx-0  tx-2  tx-4  tx-6
rx-1  rx-3  rx-5  rx-7  tx-1  tx-3  tx-5  tx-7

#eth0都多个队列,/proc/interrupts截取一段,长下面的样子
  95:          1          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0   PCI-MSI-edge      eth0
  96:        161    2175974    2046333    4627889   74362460          0          0          0          0          0          0          0          0          0       8340   39971887     111995        452          0          0          0          0          0          0   PCI-MSI-edge      eth0-TxRx-0
  97:         18   27180874    5828740    3181746    1673296          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0    7981462          0          0          0          0          0          0          0          0   PCI-MSI-edge      eth0-TxRx-1
  98:       4255   20655084    5985539    3175797    2903580          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0   11786675       2485          0          0          0          0          0          0          0   PCI-MSI-edge      eth0-TxRx-2
  99:         26   14077166    9826129    3129857    3050199          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0   15454795          0       1252          0          0          0          0          0          0   PCI-MSI-edge      eth0-TxRx-3
 100:         80   13133364    9766015    2728504    3768519          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0   14714758          0          0          0          0          0          0          0          0   PCI-MSI-edge      eth0-TxRx-4
 101:         18   11351909   15644814    3581350    3822988          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0   13055960          0          0          0          0          0          0          0          0   PCI-MSI-edge      eth0-TxRx-5
 102:       2962    7283522   25860133   11902055    4747040          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0    9042550        200          0          0          0          0          0          0          0   PCI-MSI-edge      eth0-TxRx-6
 103:         18   12908096   12612013    3411346    5934445          0          0          0          0          0          0          0          0          0          0   10059911          0          0          0          0          0          0          0          0   PCI-MSI-edge      eth0-TxRx-7

这样就可以通过对eth0的不同队列的中断号进行绑定。

RPS/RFS

RSS需要硬件支持,在不支持RSS的环境中,RPS/RFS提供了软件的解决方案。RPS(Receive Packet Steering)是把一个rx队列的软中断分发到多个CPU核上,从而达到负载均衡的目的。RFS(Receive Flow Steering)是RPS的扩展,RPS只依靠hash来控制数据包,提供负载平衡,但是没有考虑到应用程序的位置(指应用程序所在CPU)。RFS目标是通过指派应用线程正在运行的CPU处理中断,增加数据缓存的命中率。

[ ~]# echo 7 > /sys/class/net/eth0/queues/rx-0/rps_cpus
#开启rps,16进制7代表二进制111,对应CPU0-2

[ ~]# mpstat -P ALL 1 1
03:32:42 PM  CPU    %usr   %nice    %sys %iowait    %irq   %soft  %steal  %guest   %idle
03:32:43 PM  all    1.72    0.00    2.63    0.00    0.00    3.43    0.00    0.00   92.22
03:32:43 PM    0    7.95    0.00   12.50    0.00    0.00   10.23    0.00    0.00   69.32
03:32:43 PM    1    2.88    0.00    8.65    0.00    0.00   14.42    0.00    0.00   74.04
03:32:43 PM    2    5.94    0.00    5.94    0.00    0.00   10.89    0.00    0.00   77.23
03:32:43 PM    3    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00    0.00  100.00
此时进行压测结果显示软中断基本分配到cpu0-2

注意

由于设备比较多,测试数据太长,上面的数据都是经过编辑,改动的地方不影响对中断、绑定和多队列的相关验证。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,080评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,422评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 157,630评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,554评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,662评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,856评论 1 290
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,014评论 3 408
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,752评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,212评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,541评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,687评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,347评论 4 331
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,973评论 3 315
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,777评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,006评论 1 266
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,406评论 2 360
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,576评论 2 349

推荐阅读更多精彩内容