做性能測試的必備知識系列，可以看下面鏈接的文章哦
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前言
- 軟中斷（softirq）導致 CPU 使用率升高也是最常見的一種性能問題
- 所以軟中斷這個硬骨頭必須啃下去！
回憶下什么是中斷
- 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硬件設備的請求
場景類比，加深印象
比如說你訂了一份外賣，但是不確定外賣什么時候送到，也沒有別的方法了解外賣的進度， 但是，配送員送外賣是不等人的，到了你這兒沒人取的話，就直接走人了；所以你只能苦苦等着，時不時去門口看看外賣送到沒，而不能干其他事情；不過呢，如果在訂外賣的時候，你就跟配送員約定好，讓他送到后給你打個電話，那你就不用苦苦等待了，就可以去忙別的事情，直到電話一響，接電話、取外賣就可以了、
- 打電話：其實就是一個中斷，沒接到電話的時候，你可以做其他的事情
- 只有接到了電話（也就是發生中斷），你才要進行另一個動作：取外賣
中斷的優勢
一種異步的事件處理機制，可以提高系統的並發處理能力
中斷運行時間短
- 由於中斷處理程序會打斷其他進程的運行，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
中斷處理程序在響應中斷
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
響應中斷場景類比
假如你訂了 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
中斷處理過程分割
- 為了解決中斷處理程序執行過長和中斷丟失的問題，Linux 會將中斷處理過程分成兩個階段，也就是上半部和下半部
- 上半部：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：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
承上啟下
- 上面說到的響應中斷場景
- 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。
網卡接收數據包的栗子
網卡接收到數據包后，會通過硬件中斷的方式，通知內核有新的數據到了。這時，內核就應該調用中斷處理程序來響應它
上半部
- 快速處理
- 首先，要把網卡的數據讀到內存中
- 然后，更新一下硬件寄存器的狀態（表示數據已經讀好了）
- 最后，再發送一個軟中斷信號，通知下半部做進一步的處理
下半部
- 被軟中斷信號喚醒
- 需要從內存中找到網絡數據，再按照網絡協議棧，對數據進行逐層解析和處理，直到把它送給應用程序
總結
上半部
- 直接處理硬件請求，也就是硬中斷
- 特點：快速執行
- 會打斷 CPU 正在執行的任務，然后立即執行中斷處理程序
下半部
- 由內核觸發，也就是軟中斷
- 特點：延遲執行
- 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
- 不只包括了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，網絡收發、定時、調度、RCU 鎖等各種類型
- 內核調度和 RCU 鎖（Read-Copy Update）， RCU 是 Linux 內核中最常用的鎖之一
查看軟中斷和內核線程
proc 文件系統
它是一種內核空間和用戶空間進行通信的機制，可以用來查看內核的數據結構，或者用來動態修改內核的配置
- /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
查看軟中斷文件內容
$ cat /proc/softirqs CPU0 CPU1 HI: 0 0 TIMER: 811613 1972736 NET_TX: 49 7 NET_RX: 1136736 1506885 BLOCK: 0 0 IRQ_POLL: 0 0 TASKLET: 304787 3691 SCHED: 689718 1897539 HRTIMER: 0 0 RCU: 1330771 1354737
注意軟中斷的類型
- 從第一列可以看出，軟中斷包括了 10 個類別
- 比如：NET_RX 表示網絡接收中斷，而 NET_TX 表示網絡發送中斷
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
- 比如：上面的，NET_RX 在 CPU0 和 CPU1 上的中斷次數基本是同一個數量級，相差不大
TASKLET
- 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
- 存在的問題： 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
查看軟中斷線程
ps aux | grep softirq
- 注意，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