这是一篇关于 Linux 网络性能优化的技术文章，涵盖了 Linux 网络栈、网络性能调优的多个方面，包括中断合并、IRQ 亲和性、接收包导向（RPS）、接收流导向（RFS）、加速接收流导向（aRFS）、TCP 读写缓冲区/队列、TCP FSM 和拥塞算法、NUMA 等，并介绍了一些高级的数据包处理模块/框架，如AF_PACKETv4、PACKET_MMAP、DPDK、PF_RING 和 eXpress Data Path（XDP）。

Linux 网络栈

• 详细介绍了 Linux 网络数据包接收的过程，包括中断请求（IRQ）、软中断（softIRQ）、NAPI 等机制，以及数据包在网络栈中的处理流程，从网卡接收数据包到最终传递给用户空间的协议栈。
• 还介绍了 Linux 网络数据包发送的过程，包括应用程序发送消息、TCP 发送消息、构建 TCP 头部、调用网络层处理程序等步骤。

网络性能调优

• /proc/net/softnet_stat 和 /proc/net/sockstat：用于查看网络统计信息，如接收帧数量、丢弃帧数量等。
• ss：用于调查套接字，显示类似于netstat的信息，可用于查看套接字内存使用情况。
• netstat：命令行工具，用于打印关于打开的网络连接和协议栈统计信息。
• sysctl：用于更改系统/网络设置，临时或永久地修改系统变量。

NIC 相关调优

• NIC 环形缓冲区：通过ethtool命令可以查看和调整 NIC 的环形缓冲区大小，以防止数据包丢失和增加延迟。
• 中断合并（IC）：调整rx-usecs、tx-usecs、rx-frames、tx-frames等参数可以减少 CPU 使用率和硬中断，但可能会增加延迟。
• IRQ 亲和性：通过设置irqbalancer服务或手动修改/proc/irq/<IRQ_NUMBER>/smp_affinity文件，可以将中断关联到特定的 CPU 核心，以提高性能。
• 接收包导向（RPS）/接收流导向（RFS）/加速接收流导向（aRFS）：这些机制用于在多 CPU 环境下并行处理网络数据包，提高吞吐量和降低延迟。RPS 是 RFS 的软件实现，aRFS 是 RFS 的硬件加速版本。

TCP 相关调优

• TCP 读写缓冲区/队列：通过sysctl命令可以调整 TCP 的读写缓冲区大小，以改善性能。
• TCP FSM 和拥塞算法：调整net.core.somaxconn、net.ipv4.tcp_fin_timeout、net.ipv4.tcp_available_congestion_control、net.ipv4.tcp_congestion_control、net.ipv4.tcp_max_syn_backlog、net.ipv4.tcp_syncookies、net.ipv4.tcp_slow_start_after_idle等参数可以优化 TCP 的连接处理和拥塞控制。

NUMA 相关

• NUMA 是一种内存架构，可提高网络性能。通过确定 NUMA 节点、 locality 和设备本地性，可以进行相应的调优。numactl和numad是用于 NUMA 系统的工具。

高级数据包处理模块/框架

• AF_PACKETv4：提供零拷贝模式，减少数据复制和上下文切换，提高网络数据包的处理性能。
• PACKET_MMAP：是一个 Linux API，用于快速数据包嗅探，通过共享内存减少系统调用和数据复制。
• DPDK：一个用户空间框架，用于快速数据包处理，所有流量都绕过内核，通过特殊的驱动和库与网络卡进行交互，并使用 hugepages 分配内存。
• PF_RING：一个 Linux 内核模块和用户空间框架，通过 NAPI 从 NIC 轮询数据包，并具有模块化架构，可以使用额外的组件。
• XDP（eXpress Data Path）：一个 eBPF 实现，用于早期数据包拦截，在 Linux 网络数据路径中提供可编程、高性能的数据包处理器，可以直接在设备驱动的 RX 函数中处理数据包，实现零拷贝和高性能的数据包处理。

总之，这篇文章全面介绍了 Linux 网络性能优化的各个方面，包括底层机制和高级技术，对于深入了解和优化 Linux 网络性能具有重要的参考价值。