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W07 - 网卡中断诊断 + 性能测试矩阵收口

周期：2026-08-02 ~ 2026-08-08 分支：net-k3

本周做了什么

本周完成了两项工作：MMIO 网卡中断链路打通，吸取异步串口经验，提前设计网卡性能测试矩阵。

VirtIO-MMIO 可诊断中断基线

为什么先做 IRQ 诊断：异步 RX 需要 ISR → waker → queue task。如果 IRQ 投递没被证明可重复，排障时无法区分是 waker 漏了还是 IRQ 没到。先单独把中断路径跑通，再往上叠异步。

做法：QEMU UART 从全局 hook 迁到 IRQ 10 设备 handler。VirtIO-net 注册 IRQ 7 诊断 handler。诊断 handler 只读 status、分类 cause、写 ACK、更新 Relaxed atomics。不唤醒 queue task，不碰 descriptor。数据面保持 10ms 轮询兜底不变。

三个独立模块：

模块 文件 职责
status decoder classify_mmio_status() 纯逻辑，将 32-bit 寄存器值解码为可用/已用/错误 cause
telemetry IrqTelemetry Relaxed atomic 计数器，记录各类中断发生次数
host harness 20 个测试 覆盖正常、错误、边界与组合

VirtIoNetDev 仍以 irq=None 构造，轮询数据面不退化。

验证：12/12 QEMU gates PASS：

  • 启动签名、idle 无 spurious IRQ
  • UART IRQ 10 独立于 net IRQ 7
  • RX、TX、Both 各两次
  • 轮询网络阶段 TCP/UDP 回归、协议栈本地化 14/14 回归
  • guest C probe 5 modes 全部通过
  • ioctl 0x4e494431 snapshot 正常

三个 runtime bug 修复：

  1. InterruptStatus/InterruptACK 是 32-bit 寄存器（非 u8），按 u8 读写导致计数器全零
  2. device_id=1 是网卡（非 2）
  3. axhal::irq::register 接受 fn() handler，不是带参数的

commit 2a9319a

网卡性能测试矩阵收口

为什么在异步 RX 前做：异步 RX 引入后，性能变化需要对照基线才能判断是改善还是退化。先在轮询态固定 workload、指标、完成语义和记录格式，异步 RX 阶段再用同一套口径比较。

做法：基于已有轮询数据面，定义统一测试体系：

三层结构：

统一 workload 协议
  -> 平台测量适配层（QEMU host、guest、真板）
  -> 统一 Evidence 与报告 Schema

测试目录 N00-N54 覆盖吞吐、延迟、丢包、burst、背压、CPU/IRQ/指令效率。每个测试固定 protocol、direction、payload、flow、profile。

三个拓扑不得合并统计：

拓扑 用途 能证明什么 不能证明什么
guest loopback 协议栈对照 syscall、buffer、smoltcp 上层成本 VirtIO 设备路径
QEMU user-net 兼容 smoke hostfwd 下的功能 设备路径上限
QEMU TAP 正式性能基线 guest 到 host 完整 VirtIO 路径 真板 DMA/cache/PHY

六方向（TCP/UDP × RX/TX/BIDI）是基本执行单位。每个方向输出 manifest、round 和 reason-coded 结果。

三级结果判定：

层 PASS FAIL
执行 双端启动并输出 manifest/round hang、crash、无法建连
正确性 fingerprint 一致，C6 账本闭合 invalid、异常计数或账本不符
性能 valid round、采样覆盖负载 invalid round 或 capability 缺失

user-net 六方向已跑通执行资格。有 3 个 invalid（TCP RX partial、UDP RX buffer full、UDP TX late），2 个 valid（TCP TX、部分方向）。这些结果证明命令、协议记录和失败分类机制可运行。不代表性能结论。

不变量：

  • send() 返回只代表 C1 enqueue，不是链路送达
  • goodput 必须用 C6 receiver 校验字节
  • RTT 只在同一时钟域测量
  • 缺失 capability 写 unavailable，不写零
  • QEMU 与真板分别建立独立基线
  • A/B 只允许 treatment 字段不同

覆盖状态：

已执行：user-net 六方向执行资格、manifest 校验、工具自测、CPU collector 校准。

已有入口但未运行：TAP 六方向、2/4/8 flows、payload 阶梯、quick/standard profile、UDP pacing、idle CPU 对照。记为 not-run，不等于 PASS。

基础设施缺失：TCP RTT、UDP burst 精确数、背压恢复指标、guest inst/byte、IRQ/packet、timer interference、allocator/descriptor 内部遥测。记为 infrastructure-unavailable。新增支持需要独立的功能需求。

缺口分类规则见资格扫描操作手册。

两张关键文档：

commit 2ccb836

下周

两个任务。

轮询网卡测试基线：把测试代码写完，在 QEMU 上跑通轮询网卡的 TAP 六方向、多流和 payload 阶梯，证明测试矩阵可用。

异步网卡开发启动：新开分支，推进异步收包队列的需求分析、方案设计和任务分解。这是第一条异步路径的规划入口，预计持续数周。

参考

证据

阶段 证据 说明
中断诊断 12/12 QEMU gates PASS IRQ 7 独立于 UART IRQ 10，无 spurious events
中断诊断 guest C probe 5 modes PASS idle/tx/rx/both/repeat 全部通过
中断诊断 host harness 20/20 PASS status decoder + telemetry 纯逻辑测试
测试矩阵 user-net 六方向 证明命令、协议和失败分类可运行
测试矩阵 基准分析文档 manifest、checksum、collector 均通过
中断诊断 操作记录 详细执行步骤与门禁结果