深入理解Linux网络技术内幕(十二)——中断事件一般性参考数据

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前言

这篇博客的内容不是很多，主要是介绍几种一般性信息，适用于前面所讲涉及中断事件和帧的处理

统计数据

有关帧接收的统计数据保存在各个CPU数组netdev_rx_stat中，其元素为netif_rx_stats类型（参见include/linux/netdevice.h）

struct netif_rx_stats netdev_rx_stat(NR_CPUS);
struct netif_rx_stats
{
    
    
    unsigned total;
    unsigned dropped;
    unsigned time_squeeze;
    unsigned throttled;
    unsigned fastroute_hit;
    unsigned fastroute_success;
    unsigned fastroute_defer;
    unsigned fastroute_deferred_out;
    unsigned fastroute_latency_reduction;
    unsigned cpu_clollision;
}__cacheline_aligned

netif_rx_stats的元素有

• total

  • 已处理的入口帧总数，包括任何可能被丢弃的。此值会在netif_rx_receive_skb中更新，也就说，当驱动程序不使用NAPI时（netif_rx接口），同一个帧被计算两次（错误）。

• dropped

  • 因为接收时CPU处于窒息状态而被丢弃的帧的数目

• time_squeeze

  • 当帧依然在CPU入口队列中，因此没有变成CPU的贪婪者时，net_rx_action返回的次数。

• throttled

  • CPU进入窒息状态的次数，此值由netif_rx递增

• fastroute_hit

• fastroute_success

• fastroute_defer

• fastroute_letency_reduction

• fastroute_deferred_out

  • 由Fastroute功能所用的一些字段。

• cpu_collision

  • CPU无法获得设备驱动程序锁（明确的讲就是dev->xmit_lock）的次数，因为该锁已被另一个CPU取走。这个计数器会在qdisc_restart中更新，而qdisc_restart只处理帧传输，而无接收。cpu_collision是此结构中唯一与传输有关的统计数据。

前述有些计数器目前都由netif_rx（由非NAPI驱动程序所用）更新，这表示使用NAPI驱动程序时，其值是不正确的。

netdev_rx_stat向量的内容可通过/proc接口查看。

其他统计数据则由驱动程序、较高层协议以及流量控制队列控制保存在私有数据结构中。这些值有些可以通过用户空间程序读取，如ifconfig、tc、ip或netstat，其他则可通过/proc输出。

通过/proc和sysfs文件系统调整

下表列出了所有在/proc/sys/net/core中的文件，都定义在/net/core/sysctl_net_core.c，你可以找出文件与内核变量之间的关联性。

文件名	内核变量	默认值
netdev_max_backlog	netdev_max_backlog	300
mod_cong	mod_cong	290
lo_cong	lo_cong	100
no_cong	no_cong	20
no_cong_thresh	no_cong_thresh	10
dev_weight	weight_p	64

需要强调的是，NAPI驱动程序不需要上表中的任何字段。NAPI驱动程序应该以驱动程序的局部变量值设置net_device->weight，而不使用weight_p。但是，如果NAPI驱动程序想用weight_p，也可以使用，特别是它们通常都使用相同的默认值64。从内核2.6.12版本起，net_device的weight子段值可以在运行期间以sysfs通过各个设备文件/sys/class/net/device_name/weight进行调整。Weight文件是在net/core/net-sysfs.c中创建的。

netdev_rx_stats结构所收集的统计数据可通过文件/proc/net/softnet_stat读取（其输出是十六进制格式）。

本部分涉及的函数和变量

下表介绍或涉及的主要函数、变量以及数据结构。（与中断事件及帧处理相关的函数、变量以及数据结构）

名称	描述
函数
netif_rx	把输入帧排入CPU队列
netif_rx_schedule	调度NET_RX_SOFTIRQ软件中断以准备执行
__netif_rx_schedule	功能同上
netif_rx_complete	当net_device->poll虚拟函数清除队列时就会调用此函数
netif_start_queue	开启设备的传输
netif_stop_queue	关闭设备的传输
netif_queue_stopped	检查设备是否已开启传输功能
netif_schedule	netif_schedule用于调度设备以准备传输。
netif_wake_queue	开启设备传输功能，并且设备调度以准备传输
qdisc_run	从设备出口队列中退出帧，将其压入设备驱动程序以进行传输。
process_backlog	非NAPI设备驱动程序所用poll虚拟函数
netif_receive_skb	处理输入帧传给较高层协议处理函数
dev_queue_xmit	帧传输的主要函数
dev_kfree_skb	释放sk_buff结构
dev_kfree_skb_irq	被net_tx_softirq函数调用
dev_kfreee_skb_any	同上
do_IRQ	启用相关联的处理函数以负责硬件中断通知信息
open_softirq	为软件中断注册以及调度。
raise_softirq	下半部函数
raise_softirq_irqoff	同上
do_softirq	启用相关联的处理函数以负责未决的软件中断。
invoke_softirq	用于处理未决状态的中断事件
net_rx_action	NET_RX_SOFTIRQ的处理函数
net_tx_action	NET_TX_SOFTIRQ的处理函数
tasklet_init	初始化tasklet_struct结构
tasklet_action	TASKLET_SOFTIRQ软件中断的处理函数
tasklet_hi_action	HI_SOFTIRQ软件中断的处理函数
tasklet_enable	分别是开启和关闭微任务。
tasklet_hi_enable
tasklet_disable
tasklet_disable_nosync
tasklet_schedule	为微任务调度以准备执行
tasklet_hi_schedule
变量
mod_cong	输入队列的拥塞等级（由非NAPI设备所用）
lo_cong	softnet_data字段
no_cong
no_cong_thresh
netdev_max_backlog	CPU输入队里的最大尺寸
数据结构
softnet_data	那两个NET_XXX_SOFTIRQ软件中断会为每个CPU都使用这么一个结构
tasklet_struct	代表一个微任务。

本部分涉及的文件和目录

xxx关键词代表一种体系结构。有些体系结构不需要特殊的特细结构专用文件，因为一个通用文件有时也可以由好几种体系结构使用。