http://wenku.baidu.com/link?url=mMKDH_fKmUXN7L6rANIFHjoHdKCYBLlDrqoYB1daDTEkNFk9Bt9xlJtS_4BKBj6w22WDrUWO3PNjf6UpYxwMfkX206E9qVBtg3RgYe4ScOG
本文档的Copyleft归wwwlkk所有,使用GPL发布,可以自由拷贝、转载,转载时请保持文档的完整性,严禁用于任何商业用途。
E-mail:
来源:http://passport.baidu.com/?business&aid=6&un=wwwlkk#7
多CPU下基于e1000e驱动的数据包以及网卡中断流程分析
图1 e1000e网卡收包环和发包环控制
收包环说明:
next_to_clean和next_to_use是内核读写的;
rdt是内核写,网卡只读;
rdh是网卡写,内核只读;
next_to_clean和rdh之间的是已经接收到数据包的内存;
rdh和rdt之间是还未接收到数据包的内存;
next_to_use后的是还未使用的区域。
发包环说明:
next_to_clean和next_to_use是内核读写的;
tdt是内核写,网卡只读;
tdh是网卡写,内核只读;
next_to_clean和tdh之间的是已经发送的数据包,可以被释放;
rdh和rdt之间是发送的数据包;
next_to_use后的是还未使用的区域。
网卡产生中断的时机,一共3个:
1) 当网卡接收到一个数据包,并通过DMA方式写入内存,此时网卡会向前移动rdh,并发送网卡中断。
2) 网卡发送完数据包,并移动tdh,当tdh移动次数达到一定数量,或者tdh等于tdt的时候会发生网卡中断。
3) 如果不发送也不接收数据包,网卡也会定时产生中断,比如一秒一次。
以上3个时机产生相同的中断信号,所以会调用相同的中断处理例程。
说明:这里对时机的总结是通过实验获得,不是很精确,但是基本上是正确的。
网卡只是产生网卡中断,但是网卡不能决定由哪个CPU来响应中断。在多CPU体系下,由中断控制器来决定由哪个CPU响应中断。
图2是linux-2.6.35在没有使用RPS下的数据包接收和发生流程。
在这种模式下,当有一个CPU在处理数据包时,其它CPU就不会再处理数据包了,虽然中断控制器会选择不同的CPU来响应网卡中断,但CPU不是并发的处理数据包,而是串行的处理数据包。
图3,图4是开启RPS后的流程。
图2数据包接收和发生流程
图3,图4是开启RPS后的流程。
图3开启RPS后的流程-1
图4开启RPS后的流程-2
未开启RPS的情况下,针对一个网卡的数据包处理总是串行的,但是当有2个或者2个以上的网卡时,通过配置可以很好的提高性能:eth0由CPU0响应中断,eth1由CPU1响应中断,这样整体上就达到了负载均衡。
开启RPS的情况:只要有多个流,且通过流计算出的哈希值是均衡分布的,那么就可以达到负载均衡。
注意到RPS只对接收过程进行分流,并没对skb释放过程分流,所以在释放发生完的数据包的时候,会频繁刷新CPU缓存,从以上过程可以看出,由谁发送的数据包,就由谁来释放数据包更合理。这个结论同样适合于无RPS的情况。
结论:由谁发送的数据包,就由谁来释放更合理。
附录:
独孤九贱的这篇测试文章,可以验证本文结论(除RPS部分):
《在多核系统上网络数据转发实验和一点思考》
http://www.linux-ask.com/Linux%C4%DA%BA%CB%CE%CA%CC%E2/4921.html