09 | 基础篇：怎么理解Linux软中断？

[D9打卡] ====================================== 问题:怎么理解软中断? 我的理解比较简单粗暴, 硬中断是硬件产生的,比如键盘、鼠标的输入，硬盘的写入读取、网卡有数据了；软中断是软件产生的，比如程序内的定时器、[文中提到的RCU锁]。 再加上今天的上半部下半部，更好的理解了网卡的处理实际是有硬中断和软中断的。 ====================================== 问题:有没有碰到过因为软中断出现的性能问题? 有，且是血淋淋的教训。 之前的c程序用到了别人写的动态库[如:lib.a]，在物理机上，进程的cpu利用率在0%；而切换到了云服务器，即使空载，单进程的cpu利用率都有30%+。 以前没经验嘛,各种自查,无结果,但是自己的进程cpu利用率又那么高,总是不安心. 后来才通过vmstat 检测到系统的软中断每秒有100W+次. 最后各自百度,找人,才发现是那个动态库在处理网络收发消息时,使用了usleep(1)来休息,每次休息1纳秒,单次中断的耗时都不止1纳秒. -------------------------------------- 如果是现在,我会如下分析: 1.检测是哪个线程占用了cpu: top -H -p XX 1 / pidstat -wut -p XX 1 2.在进程中打印各线程号. 找到是哪个线程.[ 此过程也可以省略 但可以快速定位线程] 3.第一步应该可以判断出来中断数过高. 再使用 cat /proc/softirqs 查看是哪种类型的中断数过高. 4.不知道perf report -g -p XX 是否可以定位到具体的系统调用函数. 5.最终还是要查看源码,定位具体的位置,并加以验证. -------------------------------------- 感觉现在随便怎么分析都可以快速定位到是动态库的锅. 想当初可是好几个月都无能为力啊, 最后还是几个人各种查,搞了一周多才定位到原因. 最后再吐槽下,没有root权限的普通账户真是不方便啊,有些工具只能安装在自己的目录下, 还有些好用的工具根本无权限运行,哎...

经常听同事说大量的网络小包会导致性能问题，一直不太理解，从今天的课程来看，是不是大量的小网络包会导致频繁的硬中断和软中断呢？希望老师给予指点，谢谢

打卡，day10 用外卖的例子，延伸到网卡的例子，非常形象，👍

【D9打卡】 主题:软中断 中断:系统用来响应硬件设备请求的一种机制，会打断进程的正常调度和执行，通过调用内核中的中断处理程序来响应设备的请求。 1.中断是一种异步的事件处理机制，能提高系统的并发处理能力 2.为了减少对正常进程运行进行影响，中断处理程序需要尽快运行。 3.中断分为上下两个部分 (1)上部分用来快速处理中断，在中断禁止模式下，主要处理跟硬件紧密相关的或时间敏感的工作 (2)下部分用来延迟处理上半部分未完成的工作，通常以内核线程的方式运行。 小结: 上半部分直接处理硬件请求，即硬中断，特点是快速执行 下部分由内核触发，即软中断，特点是延迟执行 软中断除了上面的下部分，还包括一些内核自定义的事件，如:内核调度 RCU锁 网络收发 定时等 软中断内核线程的名字:ksoftirq/cpu编号 4.proc文件系统是一种内核空间和用户空间进行通信的机制，可以同时用来查看内核的数据结构又能用了动态修改内核的配置，如: /proc/softirqs 提供软中断的运行情况 /proc/interrupts 提供硬中断的运行情况

我的心得： 中断过程的工作包括，应答并重新设置硬件，从设备拷贝数据到内存以及反向操作，处理硬件请求，并发送新的硬件请求。 中断处理流程：硬件-->特殊电信号（中断）-->中断处理器-->IRQ线（中断号）-->操作系统内核（调用中断处理程序，上半部）-->ksoftirqd/n（内核线程处理软中断，下半部） 因为中断打断了其他代码的执行（进程，内核本身，甚至其他中断处理程序），它们必须尽快执行完，所以内核把中断处理切分为两部分：上半部，对于时间非常敏感，硬件相关，保证不被其他中断（特别是相同中断）打断的任务，由中断处理程序处理；其他所有能够被允许稍后完成的工作推迟到下半部（任务尽可能放在下半部）。 基于Linux内核2.6，稍后执行的中断下半部使用三种方式实现： 1、软中断，可在所有处理器上同时执行，同类型也可以，仅网络和SCSI直接使用； 2、tasklet，通过软中断实现，同类型不能在处理器上同时执行，大部分下半部处理又tasklet实现； 3、工作队列，在进程上下文中执行，允许重新调度甚至睡眠，如获得大量内存、信号量、执行阻塞式I/O非常有用。 ksoftirqd/n，每个处理器都有一组辅助处理中断的内核线程，专为出现大量软中断处理而设计，避免跟其他重要任务抢夺资源。

老师，有一点很疑惑。在《Linux内核设计与实现》一书中提到"在2.6以后的内核中提到，目前有三种方式实现中断下半部：工作队列，tasklet和软中断，软中断机制并不完全等同于中断下半部，很多人把所有下半部当成是软中断。"请问这部分怎么理解？麻烦老师解答一下

老师说软中断是在内核线程ksoftirqd/cpu中运行。思考和疑问，这个内核线程为什么叫线程，不是进程吗？猜测这个线程很特殊，属于内核中的某一进程，而且这个进程还能够直接与挂接的用户空间内存进行交互。

积累了知识，但是没有遇到优化软中断的情况，不知道在哪些情况下会考虑进去？

老师老师，女童鞋举手问您，软中断既然是内核方式运行，那就没有可能是应用程序引起，那如果软中断很频繁，作为应用程序该怎么考虑解决内核的问题？很忧伤啊。

我也来理解一下，先来硬的： 硬件层面，来事情了cpu就必须过来处理，网卡就能存储那么多数据，如果设计成延迟的话可能有丢数据的坑，所以必须过来把数据拿出来放在容量大的地方，然后就进入下半场，软中断，应该就没那么着急了，有时间就给它处理掉，软中断处理过程中应该也是可以再处理硬中断的。意淫一下 不知道对不对啊