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8.3. 封包接收總覽

若要有效分析網路瓶頸和效能問題，您必須理解封包接收如何運作。封包接收（packet reception）對於網路效能微調來說相當重要，因為網路的 frame 通常會在接收路徑中遺失。在接收路徑中遺失的 frame，將造成顯著的網路效能影響。
網路接收路徑圖形

圖形 8.1. 網路接收路徑圖形

Linux kernel 會接收各個 frame，並進行以下四個步驟的程序：
  1. 硬體接收：「網路介面卡」（NIC）會接收到線路上的 frame。根據其驅動程式配置，NIC 會將 frame 傳輸至一個內部硬體緩衝記憶體上，或至一個指定的信號緩衝區（ring buffer）上。
  2. Hard IRQ：NIC 會藉由插斷 CPU 來判斷網路 frame 是否存在。這會使 NIC 驅動程式被通知插斷，並排程「soft IRQ 作業」。
  3. Soft IRQ：此階段會實作實際的 frame 接收程序，並且以 softirq 執行。這代表此階段會先佔所有在指定 CPU 上執行的應用程式，但還是允許插入 hard IRQ。
    在此情況下（在與 hard IRQ 相同的 CPU 上執行，藉此減少鎖定額外負荷），kernel 會實際將 frame 由 NIC 硬體緩衝區上移除，並透過網路堆疊來處理它。在此，frame 會被轉送、丟棄或是傳送至一個目標監聽 socket 上。
    當傳送至一個 socket 時，frame 會被附加至擁有此 socket 的應用程式。這項程序會反覆進行，直到 NIC 硬體緩衝區的 frame 耗盡，或是直到達到「裝置權重」（dev_weight）值為止。欲取得更多有關於裝置權重的相關資訊，請參閱〈節 8.4.1, “NIC 硬體緩衝區”〉。
  4. 應用程式接收：應用程式會透過標準的 POSIX 呼叫（read、recv、recvfrom），來接收 frame，並清除任何所屬 socket 中的佇列。在此情況下，透過網路接收的資料將不再存在網路堆疊上。

8.3.1. CPU/快取關聯

若要維持接收路徑上的高傳輸量，建議您維持 L2 快取的「速度」。如先前所描述，網路緩衝區會在與偵測到它們的 IRQ 相同的 CPU 上被接收。這代表緩衝區資料將會存在該接收 CPU 的 L2 快取上。
若要有效善用，請為應用程式設置程序關聯，這些應用程式乃在與 L2 快取共享相同核心的 NIC 上，將會接收到最多資料的應用程式。這將會大幅增加快取命中（cache hit）的機會，並因此改善效能。