linux | 网络数据包softirq 软中断与CPU

发布网友发布时间：2024-10-03 21:13

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热心网友时间：2024-11-28 06:20

Linux系统在每个CPU上创建一个ksoftirqd内核线程，软中断（softirqs）在内核编译时就预先定义好，例如网络接收数据包对应的NET_RX_SOFTIRQ软中断。软中断是一种静态机制，若想新增一种软中断类型，需修改内核并重新编译。

在Linux内核代码中，通过open_softirq函数注册网卡收发数据包的软中断处理函数，如open_softirq(NET_TX_SOFTIRQ,net_tx_action)和open_softirq(NET_RX_SOFTIRQ,net_rx_action)。

NAPI（New API）设计旨在提高处理传入卡数据包的效率。硬中断昂贵，因为它无法被中断。即使使用中断合并，中断处理器将完全独占一个CPU核心。NAPI设计允许驱动程序进入轮询模式，而不是每次接收数据包时硬中断。在正常运行时，会引发初始硬中断或IRQ，随后由SoftIRQ处理器使用NAPI例程轮询卡。轮询程序设有预算*，*代码在CPU上运行的时间。此设定防止SoftIRQ独占CPU。完成后，内核退出轮询程序并重新启动，整个过程重复。

若SoftIRQ运行时间过短，传入数据速率可能超过内核消耗缓冲区的速度。结果，NIC缓冲区溢出，流量丢失。有时需要增加允许SoftIRQ在CPU上运行的时间，即netdev_budget。默认预算值为300，意味着在离开CPU之前，SoftIRQ进程能从NIC排出300条消息。