作为一名运维人员，我觉得“定位"能力很重要——即将故障问题找出来的能力，因为找出问题往往比解决问题更困难，更重要

今天呢，我将用一个自己经历的真实的案例来跟大家讲一件，当设备单核软中断过高时我们该怎么办，排查的思路是怎么样的。

注意，复杂多变的生产环境会使得排障手段或者方法往往各不相同，但整体思路还是大同小异的，我觉得我们从这篇文章中，特别是“运维排查篇”这个专栏里面的文章里主要学习的是如何定位、找出问题 ，以及对设备异常时的一些排障思路

问题描述

那天晚上，我正在值夜班，突然收到网络同学的消息说某个设备有丢包现象，让我排查处理一下

于是我登上设备终端，刚登上设备就发现异常：我感觉到系统响应明显变慢了，简单的 SHELL 命令都明显变慢了，即使是在终端敲几个回车，都得很久才能响应。

我的第一反应是系统应该是出现了性能瓶颈，看下系统资源整体使用情况是个不错的选择

于是我执行了 top 命令，以下是 top 命令输出结果

# top运行后按数字1切换到显示所有CPU$ toptop - 23:50:58 up 3 days, 22:10,  1 user,  load average: 1.00, 1.03, 1.04Tasks: 122 total,   1 running,  71 sleeping,   0 stopped,   0 zombie%Cpu0  :  0.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 96.7 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  3.3 si,  0.0 st%Cpu1  :  0.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 95.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  4.4 si,  0.0 st%Cpu2  :  0.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 95.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  4.4 si,  0.0 st%Cpu3  :  0.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 95.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  4.4 si,  0.0 st%Cpu4  :  0.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 95.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,100.0 si,  0.0 st%Cpu5  :  0.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 95.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  4.4 si,  0.0 st%Cpu6  :  0.0 us,  0.0 sy,  0.0 ni, 95.6 id,  0.0 wa,  0.0 hi,  4.4 si,  0.0 st。。。。

我们可以看到

• 平均负载并不高

• 只有一个进程正在执行

• cpu4的软中断使用率已经高达百分之百

  
  

除此之外，当时我还观察到cpu使用率最高的进程为 ksoftirqd，这是系统的软中断进程

现在我们就能得出一个结论：该设备单核软中断高达百分百，已经严重影响到了系统的整体性能

现在我们已经找出主要问题了，至于如何产生，我们还需继续排查，在这之前，我先介绍一下什么是软中断

Linux软中断

中断

介绍软中断之前，就不得不先介绍一下中断

什么是中断？

简单点来讲，中断是系统用来响应硬件设备（例如网卡、磁盘键盘等等）请求的一种机制

为了快速响应硬件设备的请求，中断会打断进程的正常执行和调度，然后调用内核中的中断处理程序来响应硬件设备的请求

这里的打电话就是一个中断，没接到电话的时候，你可以去做其他事情（例如进程的正常调度和执行），当外卖到了，你接到了电话（中断产生），这时候你会立刻放下手头上正在做的事，去执行另一个动作——取外卖（执行中断处理程序）

这个例子我们可以发现，中断其实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

不知道你们发现了没有，中断会打断其他进程的正常运行，并执行中断处理程序，如果中断处理程序运行时间很长会发生什么事呢？

在中断处理程序执行过程中，会临时关闭中断，这就会导致这次中断处理前，其他中断都不能响应，也就意味着中断有可能会丢失。

为了解决中断丢失或者中断处理程程序处理时间过长的问题，我们于是便有了软中断

软中断

系统为了解决中断丢失或者中断处理程序执行时间过长的问题，将中断处理分成了两个阶段

• 上半部

• 上半部用来快速处理中断，它在中断禁止模式（关闭中断响应）下运行，主要处理跟硬件紧密相关的或时间敏感的工作，也就是我们所说的硬中断

• 下半部

• 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，也就是我们所说的软中断

上半部（硬中断）会打断CPU正在执行的任务，然后立刻执行中断处理程序。

而下半部以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 ksoftirqd/0

我们可以通过查看 /proc/softirqs 文件的内容，就可以看到各种类型软中断在不同 CPU 上的累积运行次数

在介绍了中断和软中断的概念后，我们回到案例中

排查

定位到设备是因为软中断过高后，我们要知道是哪种类型的软中断出了问题

上面说到，我们可以去查看  /proc/softirqs  文件的内容，就能看到各种软中断类型和对应的次数

但是我们需要注意的是，/proc/softirqs  文件里面软中断类型的次数，是系统运行以来的累积中断次数。对现在遇到的问题并没有多大的意义

所以我们需要看到的是这些中断次数的变化速率才是关键

这里我用到了 watch 命令，这个工具可以观察命令输出的变化情况

watch 命令可以定期运行一个命令来查看输出；如果再加上 -d 参数，还可以高亮出变化的部分，从高亮部分我们就可以直观看出，哪些内容变化得更快

$ watch -d cat /proc/softirqs                    CPU0       CPU1          HI:          0          0       TIMER:    1083906    2368646      NET_TX:         53          9      NET_RX:    1550643    1916776       BLOCK:          0          0    IRQ_POLL:          0          0     TASKLET:     333637       3930       SCHED:     963675    2293171     HRTIMER:          0          0         RCU:    1542111    1590625

通过 /proc/softirqs 文件内容的变化情况，我们可以发现， TIMER（定时中断）、NET_RX（网络接收）、SCHED（内核调度）、RCU（RCU 锁）等这几个软中断都在不停变化

其中 NET_RX，也就是网络数据包接收软中断的变化速率最快。而其他几种类型的软中断，是保证 Linux 调度、时钟和临界区保护这些正常工作所必需的，所以它们有一定的变化倒是正常的

接下来，我们从网络接收的软中断入手继续分析排查，既然是网络接收类型的软中断过高，那就很有可能是网卡问题（eth0是外网网卡）

我们先看下网卡的驱动版本，是不是驱动版本问题，这里我用到了 ethtool 命令

$ ethtool -i eth0

从输出结果看到，网卡的驱动版本是正常的

（注：不同环境网卡的驱动版本不是千篇一律的，这里我是根据我公司的生产环境上的网卡版本来判断的。还得具体环境具体分析）

驱动版本没有问题，我们接着看下eth0网卡的队列支持单队列还是多队列

$ tc qdisc show dev eth0

从输出的结果我们发现，网卡是支持多队列的，网卡多队列可以将不同的中断次数分发到不同的CPU上，也就是说可以由多块cpu分摊中断，而不是单单一颗cpu来“独自承受”

既然是多队列，但还是产生了单核软中断过高的问题，那么就很有可能是中断只分配到了一颗cpu上

排查到这里，原因基本也就排查出来了。

后面我找了负责这个的同事来处理，发现果真是中断只分配到了cpu4上，才导致了设备 cpu4 上的软中断使用率如此之高。

最后，我们只需要通过修改中断亲缘性设置，将多个cpu一起分担中断，问题就解决了。

总结

软中断CPU使用率升高是一种很常见的性能问题。虽然软中断的类型很多，但在实际生产环境中我们大多数遇到的还是网络收发类型的软中断，特别是网络接收的软中断

当我们发现设备单核软中断过高时，可以借用 top 、watch工具，以及查看 /proc/softirqs 文件内容来判断是哪种类型的软中断过高

找出是哪种类型的软中断使用过高后，再深入分析，找出根因