什么是中断

中断是操作系统用来响应硬件设备请求的一种机制，操作系统收到硬件的中断请求，会打断正在执行的程序，然后调用内核中的中断处理程序来响应请求。

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。

系统收到了中断请求会打断其他程序，所以中断的响应程序，要尽可能快的执行完，减少对正常程序运行的调度影响。并且，中断处理程序在响应中断时，会临时关闭中断，即如果系统当前的中断程序没执行完的话，其他中断无法被响应，即中断有可能会丢失，所以中断处理程序要短且快。

什么是软中断

Linux系统为了解决中断处理程序执行时间过长和中断丢失问题，将中断过程分为了两个部分：

• 上半部分：用来快速处理中断，一般会暂时关闭中断请求，主要负责处理和硬件紧密相关或者时间敏感的事情。
• 下半部分：用来延时处理上半部分未完成的工作，一般以内核线程的方式运行。

中断处理程序的上部分和下半部可以理解为：

• 上半部直接处理硬件请求，即硬中断，主要负责耗时短的工作，特点是快速执行；
• 下半部是由内核触发，即软中断，主要负责上半部未完成的工作，通常都是耗时比较长的事情，特点是延迟执行；

软中断不只是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，比如内核调度、RCU 锁（内核里常用的一种锁）等。

系统里有哪些软中断？

Linux 系统中，可以通过查看 /proc/softirqs 的 内容来知晓「软中断」的运行情况，以及 /proc/interrupts 的 内容来知晓「硬中断」的运行情况。

每一个 CPU 都有自己对应的不同类型软中断的累计运行次数，有 3 点需要注意下：

• 第一点，软中断一般包括了 10 个类型，分别对应不同的工作类型，比如 NET_RX 表示网络接收中断，NET_TX 表示网络发送中断、TIMER 表示定时中断、RCU 表示 RCU 锁中断、SCHED 表示内核调度中断。
• 第二点，要注意同一种类型的软中断在不同 CPU 的分布情况，正常情况下，同一种中断在不同 CPU 上的累计次数相差不多。
• 第三点，系统的中断次数的变化速率才是我们要关注的，我们可以使用 watch -d cat /proc/softirqs 命令查看中断次数的变化速率。

如何定位软中断 CPU 使用率过高的问题？

每一个 CPU 都有各自的软中断内核线程，我们还可以用 ps 命令来查看内核线程，一般名字在中括号里面到，都认为是内核线程。

如果在 top 命令发现，CPU 在软中断上的使用率比较高，而且 CPU 使用率最高的进程也是软中断 ksoftirqd 的时候，这种一般可以认为系统的开销被软中断占据了。

这时就可以分析是哪种软中断类型导致的，一般来说都是因为网络接收软中断导致的，如果是的话，可以用 sar 命令查看是哪个网卡的有大量的网络包接收，再用 tcpdump 抓网络包，做进一步分析该网络包的源头是不是非法地址，如果是就需要考虑防火墙增加规则，如果不是，则考虑硬件升级等。

参考资料

《小林 coding》

《深入理解计算机系统 第3版》