玩转KVM: 了解网卡软中断RPS

本篇给大家讲网卡中断如何提高虚拟机性能。
KVM的网卡软中断技术介绍
（1）硬中断

由与系统相连的外设(比如网卡、硬盘)自动产生的。主要是用来通知操作系统外设状态的变化。比如当网卡收到数据包的时候，就会发出一个中断。我们通常所说的中断指的是硬中断(hardirq)。

（2）软中断

为了满足实时系统的要求，中断处理应该是越快越好。linux为了实现这个特点，当中断发生的时候，硬中断处理那些短时间就可以完成的工作，而将那些处理事件比较长的工作，放到中断之后来完成，也就是软中断(softirq)来完成。

（3）聊聊RSS，RPS ，RFS

receive side steering,RSS利用网卡的多队列特性，将每个核分别跟网卡的一个首发队列绑定，以达到网卡硬中断和软中断均衡的负载在各个CPU上。他要求网卡必须要支持多队列特性。

RPS是receive package steering,类似rss机制，通过直接转发包到各个cpu进程上，在软件级实现中断，有助于防止单个网络接口卡的硬件队列成为网络流量的瓶颈。

receive flow steering，RFS需要依赖于RPS，他跟RPS不同的是不再简单的依据packet来做hash，而是根据flow的特性，即application在哪个核上来运行去做hash，从而使得有更好的数据局部性。

在这之前，软中断只能在硬中断所在CPU上处理，使用RPS后，网卡软中断就可以分发到其他的CPU上去做处理了。

但是，我们知道，任何一个优化特性都不是普遍适用的，都有他特定的场景来应用。

很多人对此可能会有疑惑，那很多优化功能不是都已经作为默认配置了么，如果不是普遍适用的，干嘛还要作为默认配置呢？

其实很简单，一个优化特性可以作为默认配置，依据我的理解，只需要满足下面这些特征即可：

1.对某些场景可以显著提升性能

2.对大部分场景无害

3.对某一部分场景可能会损伤性能

4.所以Linux的很多配置都是可以灵活配置供选择的
KVM的网卡软中断实战
如果要设置RPS， RFS，则要满足以下条件：

1、虚拟机需要多线程

2、虚拟网卡需要支持多队列

系统默认是不开RPS

0(不开启rps功能)

one cpu per queue(每队列绑定到1个CPU核上)

all cpus per queue(每队列绑定到所有cpu核上)

总结
在极端情况下RPS可以获得非常好的性能，可惜实际情况下反而对整机整体负载有所妨害，主要是进程调度导致的（1）cpu缓存丢失导致，所以在应用负载已经非常高的情况下开启RPS是没意义的做法（开启RFS会稍微好转但是作用也不大）。

下图所示为不开启RPS的情况。可见左侧cpu存在较高的%sys负载，是因为网卡队列都绑定在左侧的几个cpu上。

下图所示为同时开启RPS的情况。可见%sys较为均衡，同时（2）整机负载略有上升。这是因为：收到网卡中断的CPU会向其他CPU发IPI中断，这体现在CPU的%irq上需要处理packet的cpu会收到NET_RX_SOFTIRQ软中断，这体现再CPU的%soft上。请注意，RPS并不会减少第一个CPU的软中断次数，但是会额外给其他的CPU增加软中断。他减少的是第一个CPU的软中断的执行时间，即软中断里不再需要那么多的时间去走协议栈做包解析，把这个时间给均摊到其他的CPU上去了。

所以优化还是要按实际情况来考虑的哦。
附录：

文章来自公众号：睿江云计算