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关于混合轮询
yayj 发表于 2005-11-29 19:33:46
以下内容主要来自Luigi Rizzo(assisstant professor), Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione of the Università di Pisa, Italy. 的文章。Luigi实现了FreeBSD中的polling。
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正如《操作系统》教科书上所说的，纯粹轮询方式不好(polling is bad)。
FreeBSD中采用的DEVICE_POLLING不是纯粹轮询。当启用DEVICE_POLLING的时候，系统将网络设备的基于中断的处理替换为一 种混合的中断-轮询模式(简称“polling, 轮询”)，在启用了轮询的网卡上，在每次时钟tick的等待循环中，以及(可选地，每次)系统调用时，将进行轮询。
此外，FreeBSD中的polling实现还允许精确地分配目态和管态的CPU周期比例。
由于减少了中断发生的次数，这可以节省一些时钟周期(我们知道，在发生中断时需要进行目态/管态，以及上下文的切换)。当网络繁忙时，网卡可以轻易地产生每秒钟数十甚至上百次的中断，并耗尽所有的CPU时间。
当然，更有用的特性(通过采用适当的控制算法)是，混合轮询允许管理员决定使用多大比例的CPU来处理设备操作。这样，即使在网络流量过大的情况下，用户 进程也不会饿死并最终导致“活锁(livelock)”，换言之，由于花费过多时间处理数据包而无法完成那些有用的(处理数据)工作，并最终只能把那些数 据包丢弃。
当然，混合轮询也有一些缺点。因为需要轮询网卡上的数据，因此在响应数据包时，将可能有微小的延迟(不超过1/HZ)。不过这通常并不是问题，在空闲的系 统上，轮询网卡数据将持续地进行，因此几乎没有任何延迟；而当系统忙时，额外的1ms延迟与由于其他处理造成的延迟相比，基本上可以忽略不计。
在繁忙的网络上运行的路由器或服务器上，如果可能发生由于网络流量造成的过载，则应该启用混合轮询。普通的*BSD和Linux都会由于没有启用混合轮询而发生活锁，更糟糕的是，吞吐量迅速下降到一个很低的水平。
此外，对于伪实时[pseudo-real-time]的工作站，也应采用混合轮询，因为这样调度器的行为将更容易预测。
在没有过载的服务器上，混合轮询不会带来明显的性能提升；当负载适中时，将有0-50%的性能提升，而在重负载的环境下，性能提升将比较明显。
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由于systm.h中对于DEVICE_POLLING与SMP的互斥限制，DEVICE_POLLING不能与SMP同时启用。但如果把那一行去掉，DEVICE_POLLING也可以在SMP上用(采用1个线程，尽管原则上SMP应该并行地处理中断)。