解析 ‘Interrupt Blindness’:为什么高频中断会导致 CPU 无法处理任何用户进程?(NAPI 机制的由来)

各位同仁,各位对系统编程与高性能计算充满热情的工程师们: 今天,我们将深入探讨一个在现代操作系统,特别是Linux网络栈中至关重要的概念——“Interrupt Blindness”,以及它是如何被一种精巧的机制——NAPI(New API)所解决的。理解NAPI的由来与工作原理,不仅能帮助我们更好地优化网络性能,更能揭示操作系统在应对高并发I/O时的设计哲学。 1. 中断:操作系统的生命线 在计算机系统中,中断是设备与CPU之间进行通信的基本机制。当外部设备(如网卡、硬盘、键盘、鼠标等)需要CPU服务时,它会向CPU发送一个电信号,即中断请求。CPU接收到中断后,会暂停当前正在执行的任务,转而去处理这个中断。处理完毕后,CPU再恢复到之前的任务。 中断的存在,使得CPU不必持续轮询(polling)设备状态,从而可以更高效地利用CPU时间执行用户程序。这种“事件驱动”的模式,是现代多任务操作系统的基石。 中断的类型: 硬件中断 (Hardware Interrupts): 由外部硬件设备(如I/O控制器、定时器)产生。 软件中断 (Software Interrupts): 由CPU …