关于虚拟机中IPI中断的思考

前言

感谢intel的vt-x技术，让虚拟机大部分指令可以直接运行在CPU中，只有少部分敏感指令需要有VMM来模拟执行。其中，每个CPU的LAPIC接收到的中断是虚拟化的开销一个大头。

LAPIC接收到的中断分为外部中断，内部中断，IPI中断：

1. 外部中断源主要是IO设备，重度使用的IO设备比如有网卡，磁盘控制器等。目前，dpdk，spdk技术在虚拟化中的应用，已经把网络，存储中断减少到了0。
2. 内部中断源包括时钟，性能监控，错误检测，温度传感器。这几个中断，绝大多数日常使用虚拟机情况下发生频率极低。对虚拟化的开销影响很小。
3. IPI中断是多核CPU系统中CPU彼此通信的唯一方法。主要使用在分布在不同CPU上的进程/线程彼此唤醒的情况中。比较常见的是网络场景，比如有请求到达时唤醒后端网络服务程序，比如：redis，nginx。以及整合了网络服务的别的系统。比如：mysql。

可见，目前公有云中，中断虚拟化中性能瓶颈点落在了IPI中断中。

测试

虚拟机中IPI中断开销到底多大？我们可以写一个内核模块来定量分析，可以利用内核中的smp_call_function_single()和smp_call_function_many()函数，来测量IPI性能。

在我的测试环境中，物理机采用的是Intel(R) Xeon(R) Gold 6148 CPU @ 2.40GHz 2路共80超线程的CPU。虚拟机运行在KVM上的72核CentOS系统。

虚拟机默认配置