上回我们讲了Linux程序分为用户态和内核态，我们日常使用的，比如用户界面，命令行等等，都是用户态，大部分驱动程序都是在内核态。本文来探讨为什么PCIe SSD开始使用Pooling模式来响应硬件，而不是传统的中断方式。
内核态NVMe驱动三大缺点
- 内核的通用性。为了照顾各种各样的硬件驱动，内核设计的比较通用，所以程序员很难发挥天赋去做个性化的设计。其实就是体制内条条框框太强大了，有想法，不安分的个体很难创新。
- 内核的公平性。内核有一大堆孩子，为了保证公平，不能把资源都集中到一个特殊设备上。我们这个社会也是一样，人民群众对特权很不满。排队的时候有人插队，肯定会惹众怒，阿呆会第一个跑出去把插队的人揪出来。
- 内核更新太勤快。Linus大叔和Linux大牛们真的是太敬业了，经常发布新版，差不多两三个月就有新版发布，如下图。这就导致要对内核驱动进行长期支持，因为有些接口到新版本就需要更新了。改了就需要测试，重新发布新驱动，程序员是很爽，饭碗永远在，但是老板就不满意了。
为了提升PCIe SSD驱动的性能，大牛程序员们做了各种尝试，比如放弃中断模式，改用轮询模式。另一个就是减少进程切换，我们之前讲过的多队列也是一种方法。
中断模式 vs 轮询模式
如下图，传统SSD的IO是下面4个步骤：
- 应用程序发读写给块设备队列；
- 驱动程序把命令发到SSD；
- SSD完成读写任务后发中断给CPU；
- CPU的中断处理函数响应中断，料理后事，结束任务。
那轮询模式是怎么弄的？
如下图，也分4步，只是第三步从中断变成了轮询。其实就是中断模式下，秘书有事了向领导汇报，领导抽空处理一下。轮询模式下，比如抗洪救灾，事情太多了，一件件通过秘书汇报效率太低，领导就亲自到指挥大厅现场指挥，实时处理各种情况，正所谓运筹帷幄之中，决胜千里之外。
性能比较
我们来比较两者的延迟情况。如下图，Async就是中断模式，Sync是轮询模式，C-State是低功耗中断模式。很明显，轮询模式下延迟相当短。
为什么会这样？下面两幅图剖析了两种模式下的延迟时间线，先看中断模式下。User线程1发System Call给内核，内核驱动发命令给硬件，接着系统搞别的去了，处理User线程2的事情。等硬件中断来了，又回来处理原来的任务。
- Td (4.1us), Ta (4.9us), Tb (1.4us), Tu (2.7us)
- 操作系统时间 = Ta + Tb = 6.3us
轮询模式下：轮询时间Td (2.9us), 总共在OS层消耗(4.4us)
中断模式的其他缺点
所谓帮人帮到底，踩人踩到底，再来细数中断模式的其他缺点：
- SSD性能很高，中断太多了之后，CPU就扛不住了，那么多中断要处理，忙不过来啊，搞不好撂挑子死个机给你看看。
- Cache的损失。发命令下去，中断还没回来，CPU处理别的任务了，这段时间有可能Cache里面攒的数据被别人给踢掉了。
- CPU电源模式切换。如果发了命令没其他任务，CPU有可能切换到休眠模式，再被中断唤醒，这样又带来了2us的延迟。轮训模式下，CPU就不休眠了。
引用
http://camelab.org/uploads/Main/When%20Poll%20is%20better%20than%20Interrupt.pdf
