高 CPU 使用率 - Linux 上的简单数据包接收器答案

【问题标题】：High CPU usage - simple packet receiver on Linux高 CPU 使用率 - Linux 上的简单数据包接收器
【发布时间】：2013-01-03 19:13:12
【问题描述】：

我正在 Linux 下编写简单的应用程序，用于收集来自网络的所有数据包。我通过调用“recvfrom()”函数来使用阻塞接收。当我使用 hping3（每秒约 100k 原始帧，每个 130 字节）生成大网络负载时，“top”工具显示我的进程的 CPU 使用率很高 - 大约为 37-38%。这对我来说很有价值。当我减少数据包数量时，使用率会降低 - 例如，对于每秒 4k 帧，top 显示 3%。
我在下载 ~10MB/s 时检查了 DC++，它的进程不使用 38% 的 CPU，而是 5%。 C中是否有任何可编程方式来减少CPU使用率并仍然接收大量帧？

我的 CPU： Intel i5-2400 CPU @ 3.10Ghz

我的系统：带有 PREEMPT-RT 补丁的 Ubuntu 11.04 内核 3.6.6

这是我的代码：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/mman.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/if_packet.h>
#include <linux/if_ether.h>
#include <linux/if_arp.h>
#include <arpa/inet.h>

/* Socket descriptor. */
int mainSocket; 

/* Buffer for frame. */
unsigned char* buffer;

int main(int argc, char* argv[])
{
    /** Create socket. **/  
    mainSocket = socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL));
    if (mainSocket == -1) { 
        printf("Error: cannot create socket!\n");
    }

    /** Create buffer for frame **/
    buffer = malloc(ETH_FRAME_LEN);

    printf("Listing...");

    while(1) {

        // Length of received packet
        int length = recvfrom(mainSocket, buffer, ETH_FRAME_LEN, 0, NULL, NULL);
        if(length > 0) 
        {   
            // ... do something ...
        }
    }

【问题讨论】：

标签： linux networking cpu-usage

【解决方案1】：

我不知道这是否会有所帮助，但我在 Google 上看到：

Raw socket, Packet socket and Zero copy networking in Linux 和 http://lxr.linux.no/linux+v2.6.36/Documentation/networking/packet_mmap.txt 谈论使用 PACKET_MMAP 和 mmap() 来提高原始套接字的性能
Overview of Packet Reception 建议设置您的进程的亲和性以匹配您bind the NIC using RPS 的 CPU。

DC++ 是否进行混杂接收？我不会这么猜的。因此，与其将您的性能与DC++ 进行比较，不如将您的性能与libpcap 等实用程序的性能进行比较。

【讨论】：

是的，它应该很有用，尤其是 mmap() func。我会检查它，我会尽快提供有关结果的信息。
最后，我已经实现了 mmap()，主循环现在正在处理简单的 poll() 函数（我使用了这个例子 scaramanga.co.uk/code-fu/lincap.c），当我' m 每秒接收 100k 帧。我的应用程序取决于 NIC 生成的中断数。我还在考虑如何改进我的代码..

【解决方案2】：

可能是因为在 NIC 和 DC++ 上运行的 TCP/IP 堆栈直接从 NIC 获取数据流，因此您的处理器没有执行任何 TCP/IP 工作。但是在您的情况下，我认为您是直接尝试从 NIC 获取数据，因此它不会由 NIC 而是由您的处理器处理，并且由于您有无限循环来获取数据，因此您进行了大量处理......所以 CPU 使用率尖刺。

【讨论】：