解决 FPGA 在 BD Ring 上不搬运描述符的问题

zhidiantech · · 256 次点击 · · 开始浏览    

最近在处理 FPGA 与 BD Ring 交互时遇到了一个棘手的问题,即 FPGA 在某些情况下并没有按预期搬运描述符。进一步调查后,发现问题很可能与中断抑制策略有关。下面,我将分享一下排查和解决这个问题的过程,希望对遇到类似问题的开发者有所帮助。

背景
首先,先来了解一下主要术语:

FPGA(现场可编程门阵列),用于高性能计算和数据处理。
BD Ring(Buffer Descriptor Ring),用于管理内存中的缓冲区描述符。
中断抑制,一种优化策略,用于减少 CPU处理中断请求的频率,以提高系统的整体性能。
在高性能计算环境下,不当的中断抑制策略可能引发一些意外问题,比如 FPGA 在 BD Ring 上不搬运描述符。

排查步骤
1. 验证中断配置
首先,确保系统中针对 FPGA 的中断配置没有问题,包括中断向量、优先级。

2. 检查中断抑制策略
检查系统中的中断抑制策略是否合理,例如中断速率、NAPI(New API)配置等。

3. 验证 FPGA 固件
检查 FPGA 固件版本是否是最新的,并确定中断处理配置没有问题。

4. 使用调试工具
使用适当的调试工具查看中断的触发和处理情况。

排查方法
使用 /proc/interrupts 查看中断统计
通过查看系统当前的中断统计信息,我们可以了解是否存在中断抑制的问题。

cat /proc/interrupts
该命令输出的具体中断信息可以帮助识别是否存在中断抑制的问题,例如过高的中断计数或中断处理延迟。

检查中断速率控制
系统中的网卡设备可能已经配置了中断速率控制。我们可以使用 ethtool 工具来调整这些设置。

ethtool -C eth0 rx-usecs 0 rx-frames 0
上述命令禁用了网卡的中断抑制策略。

检查和调整系统参数
可以通过调整系统内核参数,适当缓解中断抑制对系统性能的影响。

sysctl -w net.core.netdev_budget=600
sysctl -w net.core.netdev_budget_usecs=5000
验证固件配置
确保 FPGA 固件配置正确;通常情况下,供应商会提供调试接口或工具查看具体配置,例如通过寄存器查看中断处理情况。

示例代码与伪代码
初始化中断处理
以下是初始化中断处理的伪代码示例:

void init_interrupt_handling() {
    // 设置中断处理程序
    setup_interrupt_handler();
    
    // 启用中断 line 和 mask
    enable_interrupt_line();
}

// 中断处理程序
void interrupt_handler(int irq, void *dev_id) {
    if (irq == FPGA_IRQ) {
        // 处理它
        handle_fpga_interrupt();
    }
}
检查和报告中断状态
以下是检查和报告中断状态的伪代码示例:

void check_interrupt_status() {
    int interrupt_count = get_interrupt_count(FPGA_IRQ);
    
    // 假设1000次是抑制的阈值
    if (interrupt_count > 1000) {
        fprintf(stderr, "High interrupt rate detected: %d\n", interrupt_count);
    }
}
调节中断抑制策略
使用 ethtool 工具来配置网络设备的中断策略:

ethtool -C eth0 adaptive-rx off
ethtool -C eth0 rx-usecs 200
调试工具的使用
除了上述方法,还可以使用一些调试工具:

FPGA供应商工具:大多数FPGA供应商都会提供丰富的调试和诊断工具。
系统监控工具:如 top, htop, dstat 这些工具可以监控中断和系统负载。
网络工具:如 tcpdump, wireshark 可以监控网络流量。
结论
中断抑制问题需要从多个角度进行排查,包括系统配置、网络设置、中断策略以及硬件固件升级。通过合理配置和调试,可以解决FPGA在BD Ring上不搬运描述符的问题

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