CPU明明8个核，网卡为啥拼命折腾一号核？
中断机制
我是CPU一号车间的阿Q，我又来了！编程
咱们平常的工做就是不断执行代码指令，不过这看似简单的工做背后其实也并不轻松。api
咱不能闷着头啥也无论一个劲的只管执行代码，还得和链接在主板上的其余单位打交道。常常保持联系的有键盘、鼠标、磁盘，哦对，还有网卡，这家伙最近把我惹到了，待会再说这事儿。跨域
原觉得内存那家伙已经够慢的了，没想到跟上面这几位通个信比他更慢，咱CPU工厂的时间一刻值千金，不能干等着，耽误工夫。后来厂里一合计，想了个叫中断的办法。缓存
在咱们车间装了个大灯，这些单位想联系咱们办事儿，就先给咱们发一个中断信号，大灯就会自动亮起。咱们平时工做执行代码指令的时候，每执行一条指令就会瞅一眼看看大灯有没有亮起来。一旦发现灯亮了，就把手头的工做先放一边，去处理一下。网络
咱们记性不好的，等会处理了完了还得回来接着原来的活继续干，为了等会回来还能接的起来，走以前得把当前执行的这个线程的各个寄存器的值，执行到哪里了等等这些信息都保存在这个线程的栈里去。负载均衡
不过有时候咱们在执行很是重要的事情的时候，就不想被他们打断。因而咱们又在车间里那个eflags寄存器中设置了一个标记，若是是1咱们才容许被打断，若是是0那就算天王老子找咱们也无论了。异步
哦不对，还有一种不能够屏蔽的中断NMI，走得是绿色通道。不过我可不指望有这种事情发生，由于通常都没有好事，不是电源断电就是温度太高，或者总线出了错误等这之类严重的事情。编程语言
8259A PIC
还有一个问题，找咱们办事儿的单位有不少，咱们得要区分开来，究竟是谁来消息了，并且要是他们一块儿来找，按什么样优先级顺序处理，也是一件头疼的事情。函数
为此，厂里单独组建了一个全资的子公司来负责这事儿，他就是可编程中断控制器PIC，外号8259A，其余单位想联系咱们都得经过这个PIC，咱们只须要和PIC进行对接就能够了。性能
咱们给办事单位都分配了一个编号，叫作中断向量。咱们还准备了一个表格叫中断描述符表IDT，表格里记录了不少信息，其中就有处理这个中断号对应的函数地址。咱们找PIC拿到编号后就执行处理函数就OK了。
这个表格有点大，足足有256项，咱CPU车间空间有限，放不下，就把它放在内存那家伙那里了，为了能快速找到这个表，专门添置了一个叫idtr的寄存器指向这个表格。
其实除了中断，咱们在执行指令的时候若是遇到了异常状况，也会去这个表里执行异常处理函数，最多见的好比遇到了除数是0，内存地址错误等等状况。
这种状况下，咱们必须主动放下手里的活，去处理异常，因此咱们也说异常是同步的，而中断不知道何时发生，因此是异步的。
APIC
8259A干的挺不错的，不事后来我们厂扩大规模，从单核CPU变成了多核，他就有点应付不过来了。
终于有一天，厂里召开会议，把8259A给撤了，成立了一个新的全资子公司叫高级可编程中断控制器APIC，名字就多了个高级两个字，干的活仍是同样的。
不过你还别说，这两个字还真不是吹嘘，比8259A不知道高到哪里去了。
这个APIC的新公司一上台，就成立了两个部门，一个叫I/O APIC，负责接待那些要找咱们办事儿的单位，一个叫Local APIC，之外包的形式入驻到我CPU的各个车间工做，由于就挨着咱们办公，因此取名叫Local。
I/O APIC收到中断信号之后，根据本身的策略就分发到对应的Local APIC，我们八个车间就能够专心处理了，为咱们省了很多事儿。
不只如此，经过这个外包团队，咱们八个车间还能向彼此发起中断请求，咱们把这个叫作处理器间中断Inter-Processor Interrupt，简称IPI。
中断亲和性
每当网络中有数据包到来，网卡那家伙就发送一个中断消息过来，告诉咱们去处理。
不过最近不知道怎么回事，网络数据量激增。我们厂里明明有8个车间，他非得一个劲的只给咱们发消息，搞得咱们手头的工做总是被打断，忙得不可开交。
终于，我忍不住了，去找网卡那家伙理论了一番。不过他告诉我，这也不能怪他，分发给谁处理，那是APIC在负责。
想一想也是，回头我就去了APIC那里，要求他们分摊一点给别的车间处理。
APIC表示这他们作不了主，得让厂里来决定。
没过几天，厂里开了个会，参会的有各车间表明、APIC负责人，还请了操做系统那边的相关表明过来。
会上，你们为了此事争执不休。
二号车间虎子：“阿Q，谁叫大家一号车间是Bootstrap Processor，大家就多辛苦一点嘛”
三号车间表明：“你这话说的不合适，你们是一个Team，要互相帮助！要不这样，既然有这么多单位要联系咱们，咱就分下工，好比一号车间负责网卡，二号负责磁盘，咱们三号负责键盘，以此类推”
五号车间表明：“你想的却是挺美哦，键盘一天能发多少中断，网卡一天要发多少中断，你净挑轻松的干。这样吧，咱就用随机分发进行负载均衡大家以为怎么样？”
八号车间表明：“随机个啥啊，多麻烦，依我看呐咱8个车间就轮流来呗”
这时，领导问操做系统表明有没有什么建议。
这表明站起身来，推了推眼镜说到：“几位有没有听过线程的CPU亲和性？”
你们都摇了摇头，问到：“这是个什么意思？”
“就是有些线程想绑定在大家之中的某一个核上面执行，不但愿一下子在这个核执行，一下子在那个核执行”
我接过他的话：“好像是有这么回事儿，以前有遇到过，有个线程一直被分配到咱们一号车间，不过咱们对这个不用关心吧，执行谁不是干活啊，对咱们都一个样”
表明摇了摇头，“唉，这可不同！大家每一个核的一二级缓存都是本身在管理，要是换到别的核，这缓存多半就没用了，又得从新来创建，这换来换去的岂不是瞎耽误功夫嘛！对于通常的线程他们却是不关心，可是有些线程执行大量的内存访问和运算处理，又对性能要求很高的话，那就很在乎这个问题了”
咱们几个都恍然大悟，纷纷点头。
虎子起身问到：“那大家是如何实现这个亲和性的呢？这跟咱们今天的会议又有什么关系呢？”
表明继续回答说到：“我先回答你的第一个问题。线程调度是咱们操做系统完成的工做，咱们提供了API接口，线程经过调用这些接口代表本身的亲和性意愿，咱们在调度的时候就能按照他们的意愿把线程分配给大家来执行。”
表明喝了一口水接着说到：“我再回答你的第二个问题。既然线程能够有亲和性，那中断也能够按照这个思路来分发啊！APIC默认有一套分发策略，可是也提供亲和性的设置，能够指定谁哪些核来处理，这样不用把规矩定死，灵活可变，岂不更好？”
刚说完，会议室门口忽然出现一年轻少年，挥手将操做系统表明唤了出去。
接下来，咱们详细讨论了这种方案的可行性，最后你们一致决定，就照这么办，咱们一块儿提出了一个叫中断亲和性的东西，操做系统那边提供一个可配置的入口smp_affinity，能够经过设置各处理器核的掩码来决定中断交由谁来处理，APIC回去负责落地支持。
有了这套方案，再遇到网络高峰期，我们一号车间的压力就有办法缓解了。
咱们刚刚达成一致，操做系统表明返回会议室，神色凝重的说到：“很差意思各位，操做系统那边有点事情须要赶回去处理一下，先走一步了”
未完待续······
彩蛋
随着网卡的一声中断，一个新的数据包来到了这片土地。
帝国网络部新来的年轻人显然没有意识到危险的到来······
预知后事如何，请关注后续精彩······
往期TOP5文章