CPU软中断

中断描述

中断是系统用来响应硬件设备请求的一直机制，它会打断进程的正常调度何执行，然后调用内核中的中断处理程序来响应设备的请求，只有收到中断信号，CPU才处理中断时间，没有收到信号时候，可以继续执行其它工作, 可以看出中断是一种一步的事件处理机制，由于中断处理程序会打断其它进程的运行，所以为了减少正常运行调度影响，中断处理程序需要尽可能快的运行，如果中断本身要做的事情不对，那么处理起来也不会太耗时，但是中断要处理的事情很多，中断服务程序就有可能执行很长时间，由于中断处理程序在响应中断时，还会临时关闭其它请求过来中断。着就会导致这个中断处理完成之前，其它中断都无法响应导致丢失

软中断

为了解决中断处理程序执行时间过长，导致其它中断请求丢失的问题，linux将中断处理过程分为两个阶段，上半部和下半部

• 上半部：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工作。
• 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

网卡接收数据包例子：

网卡接受到数据包后，会通过硬件中断方式，通知内核有新的数据到了，这时，内核就应该调用中断处理程序来相应它

• 上半部：也就是我们通常说的硬中断，特点是快速执行，就是把网卡的数据读到内存中，然后更新一下硬件寄存器的状态（表示数据已经都好了），最后在发送软中断信号，通知下半部分进一步处理
• 下半部：也就是软中断，特点是延迟执行，下半部被中断信号唤醒，需要冲内存中找到网络数据，在按照网络协议栈，对数据进行逐层解析和处理，直到把它送给应用程序

实际上，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。而下半部分内核线程的方式执行，并且每个CPU都对应一个软中断内核线程，名字为ksoftirqd/CPU编号，比如说，0号cpu对应的软中断内核线程的名字就是 ksftirqd/0

注意：软中断不只包括了上述的硬件设备中断处理程序的下半部，一些内核自定义的时间也属于软中断，比如内核调度和RCU锁（read-copy update的缩写，RCU是Linux内核中最常用的锁之一）等

查看软中断和内核线程

• /proc/softirqs 提供了软中断的运行情况；
• /proc/interrupts 提供了硬中断的运行情况

$ cat /proc/softirqs
                    CPU0
          HI:          1
       TIMER:   64325468
      NET_TX:        113
      NET_RX:    2203298
       BLOCK:          0
BLOCK_IOPOLL:          0
     TASKLET:         39
       SCHED:          0
     HRTIMER:          0
         RCU:   41173220

• 注意软中断类型，第一列为软中断类型
• 注意软中断分布在cpu的情况，第一行为CPU编号

查看软中断线程

$ ps aux | grep softir
root         3  0.0  0.0      0     0 ?        S     2019   0:03 [ksoftirqd/0]

总结

中断处理分为上半部和下半部

• 上半部：对应硬件中断，用于快速处理中断
• 下半部：为软中断，用于异步处理上半部未完成的工作
• /proc/softirqs 提供了软中断的运行情况；
• /proc/interrupts 提供了硬中断的运行情况