前些天发现XEN虚拟机上的Nginx服务器存在一个问题：软中断过高，而且大部分都集中在同一个CPU，一旦系统繁忙，此CPU就会成为木桶的短板。
在问题服务器上运行「top」命令可以很明显看到「si」存在异样，大部分软中断都集中在 1 号CPU上，其它的CPU完全使不上劲儿：
shell> top Cpu0: 11.3%us, 4.7%sy, 0.0%ni, 82.5%id, ... 0.8%si, 0.8%st Cpu1: 21.3%us, 7.4%sy, 0.0%ni, 51.5%id, ... 17.8%si, 2.0%st Cpu2: 16.6%us, 4.5%sy, 0.0%ni, 77.7%id, ... 0.8%si, 0.4%st Cpu3: 15.9%us, 3.6%sy, 0.0%ni, 79.3%id, ... 0.8%si, 0.4%st Cpu4: 17.7%us, 4.9%sy, 0.0%ni, 75.3%id, ... 1.2%si, 0.8%st Cpu5: 23.6%us, 6.6%sy, 0.0%ni, 68.1%id, ... 0.9%si, 0.9%st Cpu6: 18.1%us, 4.9%sy, 0.0%ni, 75.7%id, ... 0.4%si, 0.8%st Cpu7: 21.1%us, 5.8%sy, 0.0%ni, 71.4%id, ... 1.2%si, 0.4%st
查询一下软中断相关数据，发现主要集中在 NET_RX 上，猜测是网卡问题：
shell> watch -d -n 1 'cat /proc/softirqs'
CPU0 CPU1 CPU2 ... CPU7
HI: 0 0 0 ... 0
TIMER: 3692566284 3692960089 3692546970 ... 3693032995
NET_TX: 130800410 652649368 154773818 ... 308945843
NET_RX: 443627492 3802219918 792341500 ... 2546517156
BLOCK: 0 0 0 ... 0
BLOCK_IOPOLL: 0 0 0 ... 0
TASKLET: 0 0 0 ... 0
SCHED: 1518716295 335629521 1520873304 ... 1444792018
HRTIMER: 160 1351 131 ... 196
RCU: 4201292019 3982761151 4184401659 ... 4039269755
查询宿主机，发现网卡其运行在单队列模式下：
shell> grep -A 10 -i network /var/log/dmesg Initalizing network drop monitor service Intel(R) Gigabit Ethernet Network Driver - version 3.0.19 igb 0000:05:00.0: Intel(R) Gigabit Ethernet Network Connection igb 0000:05:00.0: eth0: (PCIe:2.5GT/s:Width x4) 00:1b:21:bf:b3:2c igb 0000:05:00.0: eth0: PBA No: G18758-002 igb 0000:05:00.0: Using MSI-X ... 1 rx queue(s), 1 tx queue(s) igb 0000:05:00.1: Intel(R) Gigabit Ethernet Network Connection igb 0000:05:00.1: eth1: (PCIe:2.5GT/s:Width x4) 00:1b:21:bf:b3:2d igb 0000:05:00.1: eth1: PBA No: G18758-002 igb 0000:05:00.1: Using MSI-X ... 1 rx queue(s), 1 tx queue(s)
接着确认一下网卡的中断号，因为是单队列，所以只有一个中断号 45：
shell> grep eth /proc/interrupts | awk '{print $1, $NF}'
45: eth0
知道了网卡的中断号，就可以查询其中断亲缘性配置「smp_affinity」：
shell> cat /proc/irq/45/smp_affinity 02
这里的 02 实际上是十六进制，表示 1 号CPU，计算方法如下（参考资料）：
Binary Hex CPU 0 0001 1 CPU 1 0010 2 CPU 2 0100 4 + CPU 3 1000 8 ----------------------- both 1111 f
说明：如果 4 个CPU都参与中断处理，那么设为 f；同理 8 个CPU的就设置成 ff：
shell> echo ff > /proc/irq/45/smp_affinity
此外还有一个类似的配置「smp_affinity_list」：
shell> cat /proc/irq/45/smp_affinity_list 1
两个配置是相通的，修改了一个，另一个会跟着变。不过「smp_affinity_list」使用的是十进制，相比较「smp_affinity」的十六进制，可读性更好些。
了解了这些基本知识，我们可以尝试换一个CPU试试看会发生什么：
echo 7 > /proc/irq/45/smp_affinity_list
再通过「top」命令观察，会发现处理软中断的CPU变成了 7 号CPU。
说明：如果希望多个CPU参与中断处理的话，可以使用类似下面的语法：
echo 3,5 > /proc/irq/45/smp_affinity_list echo 0-7 > /proc/irq/45/smp_affinity_list
坏消息是对单队列网卡而言，「smp_affinity」和「smp_affinity_list」配置多CPU无效。
好消息是Linux支持RPS，通俗点来说就是在软件层面模拟实现硬件的多队列网卡功能。
首先看看如何配置RPS，如果CPU个数是 8 个的话，可以设置成 ff：
shell> echo ff > /sys/class/net/eth0/queues/rx-0/rps_cpus
接着配置内核参数rps_sock_flow_entries（官方文档推荐设置： 32768）：
shell> sysctl net.core.rps_sock_flow_entries=32768
最后配置rps_flow_cnt，单队列网卡的话设置成rps_sock_flow_entries即可：
echo 32768 > /sys/class/net/eth0/queues/rx-0/rps_flow_cnt
说明：如果是多队列网卡，那么就按照队列数量设置成 rps_sock_flow_entries / N 。
做了如上的优化后，我们再运行「top」命令可以看到软中断已经分散到了两个CPU：
shell> top Cpu0: 24.8%us, 9.7%sy, 0.0%ni, 52.2%id, ... 11.5%si, 1.8%st Cpu1: 8.8%us, 5.1%sy, 0.0%ni, 76.5%id, ... 7.4%si, 2.2%st Cpu2: 17.6%us, 5.1%sy, 0.0%ni, 75.7%id, ... 0.7%si, 0.7%st Cpu3: 11.9%us, 7.0%sy, 0.0%ni, 80.4%id, ... 0.7%si, 0.0%st Cpu4: 15.4%us, 6.6%sy, 0.0%ni, 75.7%id, ... 1.5%si, 0.7%st Cpu5: 20.6%us, 6.9%sy, 0.0%ni, 70.2%id, ... 1.5%si, 0.8%st Cpu6: 12.9%us, 5.7%sy, 0.0%ni, 80.0%id, ... 0.7%si, 0.7%st Cpu7: 15.9%us, 5.1%sy, 0.0%ni, 77.5%id, ... 0.7%si, 0.7%st
疑问：理论上讲，我已经设置了RPS为ff，应该所有 8 个CPU一起分担软中断才对，可实际结果只有两个，有知道原因的请赐教，但是不管怎么说，两个总好过一个。
此外，因为这是一台Nginx服务器，所以通过「worker_cpu_affinity」指令可以配置Nginx使用哪些CPU，如此一来我们便可以绕开高负载的CPU，对性能会有一些帮助。
补充：如果服务器是NUMA架构的话，那么「numactl –cpubind」可能也会有用。