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Commit f78a4ab

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wenchao1024wenchao1024
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Linux中断是指在CPU正常运行期间，由于内外部事件或由程序预先安排的事件引起的CPU暂时停止正在运行的程序，转而为该内部或外部事件或预先安排的事件服务的程序中去，服务完毕后再返回去继续运行被暂时中断的程序。
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进程的不可中断状态是系统的一种保护机制，可以保证硬件的交互过程不被意外打断。所以，短时间的不可中断状态是很正常的。但是，当进程长时间都处于不可中断状态时，你就需要提起注意力确认下是不是磁盘I/O存在问题，相关的进程和磁盘设备是否工作正常。
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今天我们详细了解一下中断的机制，进而对其中的软中断进行一个剖析。
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## 概念解释
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（1）中断：是一种异步的事件处理机制，可以提高系统的并发处理能力。
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（2）如何解决中断处理程序执行过长和中断丢失的问题：<br>
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Linux 将中断处理过程分成了两个阶段，也就是上半部和下半部。<br>
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上半部用来快速处理中断，它在中断禁止模式下运行，主要处理跟硬件紧密相关的或时间敏感的工作。也就是我们常说的硬中断，特点是快速执行。<br>
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下半部用来延迟处理上半部未完成的工作，通常以内核线程的方式运行。也就是我们常说的软中断，特点是延迟执行。
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（3）proc 文件系统：是一种内核空间和用户空间进行通信的机制，可以用来查看内核的数据结构，或者用来动态修改内核的配置。<br>
17+
/proc/softirqs 提供了软中断的运行情况；<br>
18+
/proc/interrupts 提供了硬中断的运行情况。<br>
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（4）硬中断：硬中断是由硬件产生的，比如，像磁盘，网卡，键盘，时钟等。每个设备或设备集都有它自己的IRQ（中断请求）。基于IRQ，CPU可以将相应的请求分发到对应的硬件驱动上。硬中断可以直接中断CPU，引起内核中相关的代码被触发。
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（5）软中断：软中断仅与内核相关，由当前正在运行的进程所产生。 通常，软中断是一些对I/O的请求，这些请求会调用内核中可以调度I/O发生的程序。 软中断并不会直接中断CPU，也只有当前正在运行的代码（或进程）才会产生软中断。这种中断是一种需要内核为正在运行的进程去做一些事情（通常为I/O）的请求。
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除了iowait(等待I/O的CPU使用率)升高，软中断(softirq)CPU使用率升高也是最常见的一种性能问题。
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## 查看软中断和内核线程
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小伙伴们肯定好奇该怎么查看系统里有哪些软中断？接下来将教给大家方法。<br>
28+
前面有提到过proc文件系统，它是一种内核空间和用户空间进行通信的机制， 可以用来查看内核的数据结构，或者用来动态修改内核的配置。
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* /proc/softirqs 提供了软中断的运行情况；
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* /proc/interrupts 提供了硬中断的运行情况。
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33+
（1）如何查看各种类型软中断在不同 CPU上的累积运行次数：
34+
35+
```
36+
$ cat /proc/softirqs
37+
CPU0 CPU1 CPU2 CPU3
38+
HI: 276180 286764 2509097 254357
39+
TIMER: 1550133 1285854 1440533 1812909
40+
NET_TX: 102895 16 15 57
41+
NET_RX: 155 178 115 1619192
42+
BLOCK: 1713 15048 251826 1082
43+
IRQ_POLL: 0 0 0 0
44+
TASKLET: 9 63 6 2830
45+
SCHED: 1484942 1207449 1310735 1724911
46+
HRTIMER: 0 0 0 0
47+
RCU: 690954 685825 787447 878963
48+
49+
```
50+
51+
软中断的类型：对应第1列，包含了10个类别，分别对应不同的工作类型。比如说NET_RX 表示网络接收中断，而 NET_TX 表示网络发送中 断。
52+
53+
同一种软中断类型在不同CPU上的分布情况：对应每一行，正常情况下，同一种中断类型在不同CPU上的累计次数基本在同一个数量级。但是也有例外，比如TASKLET
54+
55+
拓展：什么是TASKLET？<br>
56+
* TASKLET是最常用的软中断实现机制，每个TASKLET只会运行一次就会结束，并且只在调用它的函数所在的CPU上运行，不能并行而只能串行执行。
57+
* 多个不同类型的TASKLET可以并行在多个CPU上。
58+
* 软中断是静态，只能支持有限的几种软中断类型，一旦内核编译好之后就不能改变；而TASKLET灵活很多，可以通过添加内核模块的方式在运行时修改。
59+
60+
61+
（2）如何查看软中断内核线程的运行状况？<br>
62+
软中断是以内核线程的方式运行的，每个CPU都会对应一个软中断内核线程，查看的方式如下：
63+
64+
```
65+
$ ps -ef|grep softirq
66+
root 7 2 0 Nov04 ? 00:00:53 [ksoftirqd/0]
67+
root 16 2 0 Nov04 ? 00:00:51 [ksoftirqd/1]
68+
root 22 2 0 Nov04 ? 00:00:53 [ksoftirqd/2]
69+
root 28 2 0 Nov04 ? 00:00:53 [ksoftirqd/3]
70+
```
71+
72+
这些线程的名字外面都有中括号，这说明 ps 无法获取它们的命令行参数 （cmline）。
73+
74+
一般来说，ps 的输出中，名字括在中括号里的，一般都是内核线程。
75+
76+
（3）如何查看硬中断运行情况
77+
78+
```
79+
$ cat /proc/interrupts
80+
CPU0 CPU1 CPU2 CPU3
81+
0: 33 0 0 0 IO-APIC-edge timer
82+
1: 10 0 0 0 IO-APIC-edge i8042
83+
4: 325 0 0 0 IO-APIC-edge serial
84+
8: 1 0 0 0 IO-APIC-edge rtc0
85+
9: 0 0 0 0 IO-APIC-fasteoi acpi
86+
10: 0 0 0 0 IO-APIC-fasteoi virtio3
87+
40: 0 0 0 0 PCI-MSI-edge virtio1-config
88+
41: 16669006 0 0 0 PCI-MSI-edge virtio1-requests
89+
42: 0 0 0 0 PCI-MSI-edge virtio2-config
90+
43: 59166530 0 0 0 PCI-MSI-edge virtio2-requests
91+
44: 0 0 0 0 PCI-MSI-edge virtio0-config
92+
45: 6689988 0 0 0 PCI-MSI-edge virtio0-input.0
93+
46: 0 0 0 0 PCI-MSI-edge virtio0-output.0
94+
47: 2093616484 0 0 0 PCI-MSI-edge peth1-TxRx-0
95+
48: 5 2045859720 0 0 PCI-MSI-edge peth1-TxRx-1
96+
49: 81 0 0 0 PCI-MSI-edge peth1
97+
NMI: 0 0 0 0 Non-maskable interrupts
98+
LOC: 2936184495 965056330 1641503935 1442909354 Local timer interrupts
99+
SPU: 0 0 0 0 Spurious interrupts
100+
PMI: 0 0 0 0 Performance monitoring interrupts
101+
IWI: 53775871 47387196 47737572 44243915 IRQ work interrupts
102+
RTR: 0 0 0 0 APIC ICR read retries
103+
RES: 1198594562 964481221 966552350 902484234 Rescheduling interrupts
104+
CAL: 4294967071 4438 430547422 419910155 Function call interrupts
105+
TLB: 1206563963 65932469 1378887038 1028081848 TLB shootdowns
106+
TRM: 0 0 0 0 Thermal event interrupts
107+
THR: 0 0 0 0 Threshold APIC interrupts
108+
MCE: 0 0 0 0 Machine check exceptions
109+
MCP: 65623 65623 65623 65623 Machine check polls
110+
ERR: 0
111+
```
112+
113+
## 工具与技巧
114+
115+
![image](https://user-images.githubusercontent.com/87457873/127655271-080f7e53-f2b0-4797-bbbc-972f77afb8a0.png)
116+
117+
118+
（1）sar 是一个系统活动报告工具，既可以实时查看系统的当前活动，又可以配置保存和报告历史统计数据。<br>
119+
命令：sar -n DEV 1<br>
120+
含义：-n DEV 1 表示显示网络收发的报告，间隔1秒输出一组数据<br>
121+
122+
```
123+
$ sar -n DEV 1
124+
16:01:21 IFACE rxpck/s txpck/s rxkB/s txkB/s rxcmp/s txcmp/s rxmcst/s %ifutil
125+
16:01:22 eth0 12605.00 6304.00 664.86 358.11 0.00 0.00 0.00 0.01
126+
16:01:22 docker0 6302.00 12604.00 270.79 664.66 0.00 0.00 0.00 0.00
127+
16:01:22 lo 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
128+
16:01:22 veth9f6bbcd 6302.00 12604.00 356.95 664.66 0.00 0.00 0.00 0.05
129+
```
130+
131+
第1列：表示报告的时间
132+
133+
第2列：IFACE 表示网卡
134+
135+
第3，4列：rxpck/s 和 txpck/s 分别表示每秒接收、发送的网络帧数，也就是 PPS
136+
137+
第5，6列：rxkB/s 和 txkB/s 分别表示每秒接收、发送的千字节数，也就是 BPS。
138+
139+
（2）tcpdump 是一个常用的网络抓包工具，常用来分析各种网络问题。
140+
141+
命令：tcpdump -i eth0 -n tcp port 80<br>
142+
含义：-i eth0 只抓取eth0网卡，-n不解析协议名和主机名<br>
143+
tcp port 80表示只抓取tcp协议并且端口号为80的网络帧
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