[网络调优]网卡中断与CPU绑定

1.背景

​ 在Linux的网络调优方面,如果你发现网络流量上不去,那么有一个方面需要去查一下:网卡处理网络请求的中断是否被绑定到单个CPU或跟处理其它中断的是同一个CPU。
先说一下背景,网卡与操作系统的交互一般有两种方式:

​ <1>中断IRQ,网卡在收到了网络信号之后,主动发送中断到CPU,而CPU将会立即停下手边的活以便对这个中断信号进行分析;

​ <2>DMA(Direct Memory Access), 也就是允许硬件在无CPU干预的情况下将数据缓存在指定的内存空间内,在CPU合适的时候才处理;

​ 现在的对称多核处理器(SMP)上,一块网卡的IRQ还是只有一个CPU来响应,其它CPU无法参与,如果这个CPU还要忙其它的中断(其它网卡或者其它使用中断的外设(比如磁盘)),那么就会形成瓶颈。

2.检查环境

​ 首先,让网络跑满。如:对于MySQL/MongoDB服务,可以通过客户端发起密集的读操作 或执行一个大文件传送任务。查明是不是某个CPU在一直忙着处理IRQ?从 mpstat -P ALL 1 输出里面的 %irq一列即说明了哪个CPU忙于处理中断的时间占比;

18:20:33 CPU %user %nice %sys %iowait %irq %soft %steal %idle intr/s
18:20:33 all  0.23  0.00 0.08  0.11   6.41  0.02  0.00  93.16 2149.29
18:20:33 0    0.25  0.00 0.12  0.07   0.01  0.05  0.00  99.49 127.08
18:20:33 1    0.14  0.00 0.03  0.04   0.00  0.00  0.00  99.78 0.00
18:20:33 2    0.23  0.00 0.02  0.03   0.00  0.00  0.00  99.72 0.02
18:20:33 3    0.28  0.00 0.15  0.28   25.63 0.03  0.00  73.64 2022.19

​ 上面的例子中,第四个CPU有25.63%时间在忙于处理中断,后面 intr/s 也说明了CPU每秒处理的中断数。从上面的数据可以看出,其它几个CPU都不怎么处理中断。

​ 然后,我们要查另外一个问题:忙于处理中断的CPU都在处理哪些中断?

cat /proc/interrupts 
           CPU0       CPU1       CPU2       CPU3       
  0:        245          0          0    7134094    IO-APIC-edge  timer
  8:          0          0         49          0    IO-APIC-edge  rtc
  9:          0          0          0          0   IO-APIC-level  acpi
 66:         67          0          0          0   IO-APIC-level  ehci_hcd:usb2
 74:     902214          0          0          0         PCI-MSI  eth0
169:          0          0         79          0   IO-APIC-level  ehci_hcd:usb1
177:          0          0          0    7170885   IO-APIC-level  ata_piix, b4xxp
185:          0          0          0      59375   IO-APIC-level  ata_piix
NMI:          0          0          0          0 
LOC:    7104234    7104239    7104243    7104218 
ERR:          0
MIS:          0

​ 这里记录的是自启动以来,每个CPU处理各类中断的数量。第一列是中断号,最后一列是对应的设备名。从上面可以看到: eth0所出发的中断全部都是 CPU0在处理,而CPU0所处理的中断请求中,主要是eth0和LOC中断。有时我们会看到几个CPU对同一个中断类型所处理的的请求数相差无几(比如上面的LOC),这并不一定是说多个CPU会轮流处理同一个中断,而是因为这里记录的是“自启动以来”的统计,中间可能因为irq balancer重新分配过处理中断的CPU。

3.问题解决

​ 若通过上面的诊断方法查明当前系统是受这个原因影响,那我们就开始寻求解决办法;
​ 现在的多数Linux系统中都有IRQ Balance这个服务(服务程序一般是 /usr/sbin/irqbalance),它可以自动调节分配各个中断与CPU的绑定关系,以避免所有中断的处理都集中在少数几个CPU上。在某些情况下,这个IRQ Balance反而会导致问题,会出现 irqbalance 这个进程反而自身占用了较高的CPU(当然也就影响了业务系统的性能)。
​ 首先当然要查明,该网卡的中断当前是否已经限定到某些CPU了?具体是哪些CPU?
根据上面 /proc/interrupts 的内容我们可以看到 eth0 的中断号是74,然后我们来看看该中断号的CPU绑定情况或者说叫亲和性 affinity。

$ sudo cat /proc/irq/74/smp_affinity
ffffff

​ 这个输出是一个16进制的数值,0xffffff = ‘0b111111111111111111111111’,这就意味着这里有24个CPU,所有位都为1表示所有CPU都可以被该中断干扰。

​ 修改配置的方法(设置为2表示将该中断绑定到CPU1上,0x2 = 0b10,而第一个CPU为CPU0)

echo  2 > /proc/irq/74/smp_affinity

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转载自blog.csdn.net/weixin_35804181/article/details/80653012
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