网络IO
在虚拟存储一章中我们讨论了内核空间与用户空间的划分，即针对32位Linux操作系统而言，将最高的1G字节（从虚拟地址0xC0000000到0xFFFFFFFF），供内核使用，称为内核空间，而将较低的3G字节（从虚拟地址0x00000000到0xBFFFFFFF），供各个进程使用，称为用户空间。
有了用户空间和内核空间，整个Linux内部结构可以分为三部分，从最底层到最上层依次是：硬件–>内核空间–>用户空间。我们都知道，为了OS的安全性等的考虑，进程是无法直接操作IO设备的，其必须通过系统调用请求内核来协助完成IO动作，而内核会为每个IO设备维护一个Buffer。
内核包处理（Kernel Packet Processing）
回到最简单的传统实现，网卡接收到一个数据包，并向Linux内核发送一个中断，指出存在应该处理的数据包。内核停止其他工作，将上下文切换到中断处理程序，处理数据包，然后切换回其正在执行的操作。
这种上下文切换很慢，这在90年代对10Mbit NIC来说可能还不错，但是在NIC为10G且最大线路速率的现代服务器上，每秒可以带来大约1500万个数据包，而在具有8个核心的小型服务器上 这可能意味着内核每个内核每秒中断数百万次。
多年前，Linux不再不断处理中断，而是添加了NAPI，这是现代驱动程序用来提高高数据包速率性能的网络API。在低速率下，内核仍然按照我们提到的方法接受来自NIC的中断。一旦有足够的数据包到达并超过阈值，它将禁用中断，而是开始轮询NIC并分批提取数据包。该处理在 “softirq” 或软件中断上下文中完成。这发生在系统调用和硬件中断的末尾，这是内核（而不是用户空间）已经在运行的时候。
这快得多，但是带来了另一个问题。如果要处理的数据包如此之多，以至于我们花了所有的时间来处理来自NIC的数据包，但又没有时间让用户空间进程实际上耗尽那些队列（从TCP连接等读取），会发生什么？最终，队列将满，我们将开始丢弃数据包。为了使公平起见，内核将在给定softirq上下文中处理的数据包数量限制为一定的预算。超出预算后，它会唤醒一个称为ksoftirqd的单独线程（您将在每个内核的ps中看到其中一个），该线程将在正常的系统调用/中断路径之外处理这些softirq。使用标准流程调度程序调度该线程，该进程已经尝试公平了。
纵观内核处理数据包的方式，我们可以肯定地有机会停止处理。如果两次softirq处理调用之间的时间增加，则在处理数据包之前，数据包可能会在NIC RX队列中停留一段时间。这可能是导致CPU内核死锁的原因，也可能是导致内核无法运行softirqs的缓慢原因。
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