软中断

ddatsh

dev #kernel

软中断

点完外卖后，平台虽会显示配送进度，但也不会傻盯着，得去干别的事情，等外卖到了配送员会通过「电话」通知，电话响了，就停下手中地事情，去拿外卖

中断是一种 异步事件处理机制，可以提高系统的并发处理能力

OS 收到中断请求，会打断其他进程的运行，中断处理程序，要尽可能快的执行完，减少对正常进程运行调度的影响

中断处理程序在响应中断时，可能还会「临时关闭中断」，意味着，如果当前中断处理程序没有执行完之前，系统中其他的中断请求都无法被响应，也就说中断有可能会丢失，所以中断处理程序要短且快

再以外卖为例，点了两份不同的外卖，由不同的配送员来配送

当第一份外卖送到时，配送员给我打了长长的电话，说了一些杂七杂八的事情，比如给个好评等等

如果这时另一位配送员也想给我打电话，因为我在通话中（相当于关闭了中断响应），自然就无法打通我的电话，他可能尝试了几次后就走掉了（相当于丢失了一次中断）

上半部/下半部

Linux 为解决中断处理程序执行过长和中断丢失的问题，将中断过程分成两个阶段，「上半部和下半部分」

前面的外卖例子，当接到第一位配送员的电话，可告诉配送员说我现在下楼，剩下等见面再说（上半部），然后就可挂断电话，到楼下后，再拿外卖，及跟配送员说其他的事情（下半部）

这样，第一位配送员就不会占用太多时间，当第二位配送员正好过来时，会有很大几率拨通电话

网卡接收网络包的例子

网卡收到网络包后，通过硬件中断通知内核有新数据到，内核调用对应中断处理程序来响应该事件，事件处理也分成上半部和下半部

上部分要快速处理，只把网卡数据读到内存，然后更新硬件寄存器状态

接着，内核触发软中断，较耗时且复杂的事情，交给「软中断处理程序」，也就是中断的下半部，从内存找到网络数据，按照网络协议栈，对网络数据进行逐层解析和处理，最后把数据送给应用程序

所以，中断处理程序的上部分和下半部可以理解为：

硬中断（上半部）会打断 CPU 正在执行的任务，然后立即执行中断处理程序，软中断（下半部）以内核线程的方式执行，且每 CPU 对应一个软中断内核线程

软中断不只包括硬件设备中断处理程序的下半部，一些内核自定义事件也属于软中断，如内核调度等、RCU 锁等

查看中断

cat /proc/softirqs
                    CPU0       CPU1       CPU2       CPU3       CPU4       CPU5       CPU6       CPU7
          HI:          0          0          0          0          0          0          0          0
       TIMER:       3235        243       1748         86       7518        264       1329        140
      NET_TX:          0          0          0          0          0          0          0          0
      NET_RX:         20         32          0          3          8         42          4          9
       BLOCK:       2207          0        807          0          0          0          0          0
    IRQ_POLL:          0          0          0          0          0          0          0          0
     TASKLET:       2834          0        807          0          0          1          0          0
       SCHED:       3779        252       1750         89       7522        273       1322        143
     HRTIMER:          0          0          0          0          0          0          0          0
         RCU:       2910        236        643         75       7372        259       1197        118

cat /proc/interrupts
           CPU0       CPU1       CPU2       CPU3       CPU4       CPU5       CPU6       CPU7
  8:          0          0          0          0          0          0          0          0   IO-APIC   8-edge      rtc0
  9:          0          0          0          0          0          0          0          0   IO-APIC   9-fasteoi   acpi
NMI:          0          0          0          0          0          0          0          0   Non-maskable interrupts
LOC:         16         16          2         16         16         16         16         16   Local timer interrupts
SPU:          0          0          0          0          0          0          0          0   Spurious interrupts
PMI:          0          0          0          0          0          0          0          0   Performance monitoring interrupts
IWI:          0          0          0          0          0          0          0          0   IRQ work interrupts
RTR:          0          0          0          0          0          0          0          0   APIC ICR read retries
RES:       2250        709       2216        376        464        282        358        290   Rescheduling interrupts
CAL:        384        397        378        380        267        164        381        375   Function call interrupts
TLB:          0          0          0          0          0          0          0          0   TLB shootdowns
HYP:       2871         32        807          3          8         42          4          9   Hypervisor callback interrupts
HRE:          0          0          0          0          0          0          0          0   Hyper-V reenlightenment interrupts
HVS:       3295        297       1780        158       8912        312       1354        174   Hyper-V stimer0 interrupts
ERR:          0
MIS:          0
PIN:          0          0          0          0          0          0          0          0   Posted-interrupt notification event
NPI:          0          0          0          0          0          0          0          0   Nested posted-interrupt event
PIW:          0          0          0          0          0          0          0          0   Posted-interrupt wakeup event

这些数值是累计中断次数，大小没什么参考意义，中断次数的变化速率才是我们要关注的，可用 watch -d cat /proc/softirqs 查看中断次数的变化速率

软中断以内核线程方式执行，可用 ps -ef|grep softirq 看到内核线程，一般中括号内线线程都可以认为是内核线程

一般网络 I/O 比较高的 Web 服务器，NET_RX 中断变化速率相比其他中断类型快很多

sar -n DEV 查看网卡包接收速率情况，然后分析是哪个网卡有大量的网络包进来

再通过 tcpdump 抓包等，分析来源，非法的地址可考虑加防火墙，正常流量，要考虑硬件升级等