[Linux性能调优] 网卡中断与CPU的绑定问题

背景

网卡与操作系统的交互一般有两种方式：

• 一种是中断（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）
• 另一种叫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）
  目前在实际生产中，服务器还使用的中断方式 ，据说DMA方式会使外部设备的控制器独占PCI总线，从而CPU无法与外部设备进行交互，这对通用型操作系统Linux来说，是很难接受的，所以DMA方式在Linux内核里使用得很少。

问题判定

当出现CPU占用不均的时候，就需要考虑网卡多队列是否尚未与CPU绑定引起的？

mpstat -P ALL 1
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

1. 查看设备硬件是否支持网卡多队列
   #lspci -vvv
   Ethernet controller的条目内容，如果有MSI-X && Enable+ && TabSize > 1，则该网卡是多队列网卡
   
2. 查看是否打开网卡多队列
   cat /etc/modprobe.conf查看网卡驱动。

broadcom网卡的驱动为e1000，默认打开网卡多队列

intel网卡的驱动为igb，默认不打开网卡多队列，需要添加options igb RSS=8,8（不同网卡之间的配置用“逗号”隔开）。

cat /proc/interrupt | grep eth，观察产生了8个网卡对列，并且对应着不同的中断，即已经打开。

3. 设置中断亲和性：

将中断52-59分别绑定到CPU0-7上。

echo "1" > /proc/irq/52/smp_affinity
echo "2" > /proc/irq/53/smp_affinity
echo "4" > /proc/irq/54/smp_affinity
echo "8" > /proc/irq/55/smp_affinity
echo "10" > /proc/irq/56/smp_affinity
echo "20" > /proc/irq/57/smp_affinity
echo "40" > /proc/irq/58/smp_affinity
echo "80" > /proc/irq/59/smp_affinity

      /proc/irq/${IRQ_NUM}/smp_affinity为中断号为IRQ_NUM的中断绑定的CPU核的情况。以十六进制表示，每一位代表一个CPU核。
        1（00000001）代表CPU0
        2（00000010）代表CPU1
        3（00000011）代表CPU0和CPU1
 

当网卡多对列大于32时，需要每8位中间使用“，”分隔，如下所示

00,00000001
00,00000002
00,00000004
00,00000008
00,00000010
00,00000020
00,00000040

注意：

1. 使用网卡中断绑定时，切记需要关闭系统中断systemctl stop irqbalance
2. 生产中虚拟机可能存在无法提供与CPU数目相同的网卡中断，可以考虑采用系统中断，启动命令：
   systemctl start irqbalance