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中斷
中斷是系統用來響應硬件設備請求的一種機制，它會打斷進程的正常調度和執行，然后調用內核中的中斷處理程序來響應設備的請求。
中斷其實是一種異步的事件處理機制，可以提高系統的並發處理能力。
由於中斷處理程序會打斷其他進程的運行，所以，為了減少對正常進程運行調度的影響，中斷處理程序就需要盡可能快地運行。如果中斷本身要做的事情不多，那么處理起來也不會有太大問題；但如果中斷要處理的事情很多，中斷服務程序就有可能要運行很長時間。
特別是，中斷處理程序在響應中斷時，還會臨時關閉中斷。這就會導致上一次中斷處理完成之前，其他中斷都不能響應，也就是說中斷有可能會丟失。
舉個例子：你訂了 2 份外賣，一份主食和一份飲料，並且是由2個不同的配送員來配送。這次你不用時時等待着，兩份外賣都約定了電話取外賣的方式。但是，問題又來了。當第一份外賣送到時，配送員給你打了個長長的電話，商量發票的處理方式。與此同時，第二個配送員也到了，也想給你打電話。但是很明顯，因為電話占線（也就是關閉了中斷響應），第二個配送員的電話是打不通的。所以，第二個配送員很可能試幾次后就走掉了（也就是丟失了一次中斷）。
軟中斷
事實上，為了解決中斷處理程序執行過長和中斷丟失的問題，Linux將中斷處理過程分成了兩個階段，也就是上半部和下半部：
- 上半部用來快速處理中斷，它在中斷禁止模式下運行，主要處理跟硬件緊密相關的或時間敏感的工作。
- 下半部用來延遲處理上半部未完成的工作，通常以內核線程的方式運行。
舉個例子：比如說前面取外賣的例子，上半部就是你接聽電話，告訴配送員你已經知道了，其他事兒見面再說，然后電話就可以掛斷了；下半部才是取外賣的動作，以及見面后商量發票處理的動作。這樣，第一個配送員不會占用你太多時間，當第二個配送員過來時，照樣能正常打通你的電話。
這兩個階段可以這樣理解：
- 上半部直接處理硬件請求，也就是常說的硬中斷，特點是快速執行；
- 下半部則是由內核觸發，也就是常說的軟中斷，特點是延遲執行。
實際上，上半部會打斷CPU正在執行的任務，然后立即執行中斷處理程序。而下半部以內核線程的方式執行，並且每個 CPU 都對應一個軟中斷內核線程，名字為 “ksoftirqd/CPU編號”，比如說， 0 號CPU對應的軟中斷內核線程的名字就是 ksoftirqd/0。不過要注意的是，軟中斷不只包括了剛剛所講的硬件設備中斷處理程序的下半部，一些內核自定義的事件也屬於軟中斷，比如內核調度和RCU鎖（Read-Copy Update 的縮寫，RCU 是 Linux 內核中最常用的鎖之一）等。
查看軟中斷和內核線程
/proc/softirqs 提供了軟中斷的運行情況；
/proc/interrupts 提供了硬中斷的運行情況。
運行下面的命令，查看 /proc/softirqs 文件的內容，可以看到各種類型軟中斷在不同 CPU 上的累積運行次數：
1 cat /proc/softirqs
在查看 /proc/softirqs 文件內容時，要特別注意以下這兩點。
第一，要注意軟中斷的類型，軟中斷包括了10個類別，分別對應不同的工作類型。
- HI:
- TIMER:
- NET_TX:
- NET_RX:
- BLOCK:
- IRQ_POLL:
- TASKLET:
- SCHED:
- HRTIMER:
- RCU:
比如 NET_RX 表示網絡接收中斷，而 NET_TX 表示網絡發送中斷。
第二，要注意同一種軟中斷在不同 CPU 上的分布情況，也就是同一行的內容。正常情況下，同一種中斷在不同 CPU 上的累積次數應該差不多。
不過TASKLET 在不同CPU上的分布並不均勻。TASKLET 是最常用的軟中斷實現機制，每個 TASKLET 只運行一次就會結束 ，並且只在調用它的函數所在的 CPU 上運行。
因此，使用 TASKLET 特別簡便，當然也會存在一些問題，比如說由於只在一個CPU上運行導致的調度不均衡，再比如因為不能在多個 CPU 上並行運行帶來了性能限制。
另外，軟中斷實際上是以內核線程的方式運行的，每個 CPU 都對應一個軟中斷內核線程，這個軟中斷內核線程就叫做ksoftirqd/CPU編號。
使用 ps 命令就可以做到查看這些線程的運行狀況，比如執行下面的指令：
1 ps aux | grep softirq
Note：
這些線程的名字外面都有中括號，這說明 ps 無法獲取它們的命令行參數（cmline）。一般來說，ps 的輸出中，名字括在中括號里的，一般都是內核線程。
小結
Linux 中的中斷處理程序分為上半部和下半部：
- 上半部對應硬件中斷，用來快速處理中斷。
- 下半部對應軟中斷，用來異步處理上半部未完成的工作。
Linux 中的軟中斷包括網絡收發、定時、調度、RCU鎖等各種類型，可以通過查看 /proc/softirqs 來觀察軟中斷的運行情況。
在 Linux 中，每個 CPU 都對應一個軟中斷內核線程，名字是 ksoftirqd/CPU編號。當軟中斷事件的頻率過高時，內核線程也會因為CPU 使用率過高而導致軟中斷處理不及時，進而引發網絡收發延遲、調度緩慢等性能問題。
軟中斷 CPU 使用率過高也是一種最常見的性能問題。雖然軟中斷的類型很多，但實際生產中，遇到的性能瓶頸大多是網絡收發類型的軟中斷，特別是網絡接收的軟中斷。在碰到這類問題時，可以借用 sar、tcpdump 等工具，做進一步分析。
Reference
https://time.geekbang.org/column/article/71868