Guide ultime des performances réseau sous Linux

Pile réseau Linux

Réception des paquets réseau sous Linux

• Sur l’équipement réseau, la NIC (Network Interface Card) génère une IRQ (Interrupt Request) pour signaler l’arrivée d’un paquet
• Le gestionnaire d’IRQ s’exécute avec une priorité très élevée et bloque la génération d’IRQ supplémentaires
• Le système softIRQ est utilisé pour traiter le travail en dehors du contexte IRQ du pilote de périphérique
• Un thread noyau softIRQ est créé, et la structure softnet_data est créée
• La NIC utilise le DMA (Direct Memory Access) pour que les données réseau soient écrites dans le ring buffer en RAM
• La boucle de polling NAPI softIRQ démarre
• La boucle net_rx_action vérifie la structure NAPI et transmet les paquets à napi_gro_receive
• Les paquets sont transmis à la pile de protocoles via netif_receive_skb

Transmission réseau dans le noyau Linux

• Lorsqu’une application envoie un message, l’en-tête TCP est construit, puis le gestionnaire L3 est appelé
• Le paquet est fragmenté, puis la fonction de transmission L2 est appelée
• Le pilote place le paquet en file d’attente dans le ring buffer tx
• La NIC récupère le paquet depuis la RAM et l’envoie
• Une fois la transmission terminée, la NIC déclenche une IRQ matérielle
• Le pilote traite cette IRQ et planifie le système de polling NAPI

Optimisation des performances réseau

HOWTO rapide

/proc/net/softnet_stat & /proc/net/sockstat

• Le fichier /proc/net/softnet_stat fournit des statistiques pour chaque cœur CPU
• Le fichier /proc/net/sockstat fournit des statistiques d’utilisation des sockets

ss

• ss est un utilitaire d’inspection des statistiques des sockets, qui permet de vérifier l’utilisation mémoire

netstat

• netstat est un utilitaire en ligne de commande qui fournit des statistiques sur les connexions réseau et la pile de protocoles

sysctl

• La commande sysctl permet de modifier les paramètres système/réseau
• Le fichier /etc/sysctl.conf peut être édité pour changer ces valeurs de manière permanente

Ring buffer de la NIC

• Le ring buffer de la NIC est un buffer FIFO de taille fixe, situé en RAM
• Il peut être nécessaire d’augmenter cette file d’attente pour mieux absorber les connexions en rafale

Résumé de GN⁺

• Ce guide explique en détail le fonctionnement de la pile réseau Linux et présente différentes méthodes pour optimiser les performances réseau
• Il est important de comprendre le rôle des IRQ et des softIRQ dans les processus de réception et de transmission des paquets réseau
• La commande sysctl permet d’ajuster les paramètres système, et la taille du ring buffer de la NIC peut être modifiée pour améliorer les performances
• L’optimisation des performances réseau peut varier selon les besoins spécifiques du système, et il est nécessaire d’expérimenter différents réglages