九、系统的软中断导致CPU使用率升高，我该怎么办？

案例运行环境

机器配置：2 CPU、8 GB 内存。
预先安装 docker、sysstat、sar 、hping3、tcpdump 等工具，比如 apt-get install docker.io sysstat hping3 tcpdump。

新工具

sar、 hping3 和 tcpdump:

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。
hping3 是一个可以构造 TCP/IP 协议数据包的工具，可以对系统进行安全审计、防火墙测试等。
tcpdump 是一个常用的网络抓包工具，常用来分析各种网络问题。

操作和分析

安装环境

# 运行Nginx服务并对外开放80端口
$ docker run -itd --name=nginx -p 80:80 nginx

确认 Nginx 正常启动

$ curl http://192.168.0.30/
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Welcome to nginx!</title>
...

hping3模拟客户端请求

# -S参数表示设置TCP协议的SYN(同步序列号)，-p表示目的端口为80
# -i u100表示每隔100微秒发送一个网络帧
# 注：如果你在实践过程中现象不明显，可以尝试把100调小，比如调成10甚至1
$ hping3 -S -p 80 -i u100 192.168.0.30

后面分析过程总忘记此操作,关注问题本身

top命令查看状态

# top运行后按数字1切换到显示所有CPU
$ top
top - 10:50:58 up 1 days, 22:10,  1 user,  load average: 0.00, 0.00, 0.00
Tasks: 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
...PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND7 root      20   0       0      0      0 S   0.3  0.0   0:01.64 ksoftirqd/016 root      20   0       0      0      0 S   0.3  0.0   0:01.97 ksoftirqd/12663 root      20   0  923480  28292  13996 S   0.3  0.3   4:58.66 docker-containe3699 root      20   0       0      0      0 I   0.3  0.0   0:00.13 kworker/u4:03708 root      20   0   44572   4176   3512 R   0.3  0.1   0:00.07 top1 root      20   0  225384   9136   6724 S   0.0  0.1   0:23.25 systemd2 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.03 kthreadd
...# top运行后按数字1切换到显示所有CPU
$ top
top - 10:50:58 up 1 days, 22:10,  1 user,  load average: 0.00, 0.00, 0.00
Tasks: 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
...PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU %MEM     TIME+ COMMAND7 root      20   0       0      0      0 S   0.3  0.0   0:01.64 ksoftirqd/016 root      20   0       0      0      0 S   0.3  0.0   0:01.97 ksoftirqd/12663 root      20   0  923480  28292  13996 S   0.3  0.3   4:58.66 docker-containe3699 root      20   0       0      0      0 I   0.3  0.0   0:00.13 kworker/u4:03708 root      20   0   44572   4176   3512 R   0.3  0.1   0:00.07 top1 root      20   0  225384   9136   6724 S   0.0  0.1   0:23.25 systemd2 root      20   0       0      0      0 S   0.0  0.0   0:00.03 kthreadd

从第一行开始，逐个看一下：

平均负载全是 0，就绪队列里面只有一个进程(1 running)。
每个 CPU 的使用率都挺低，最高的 CPU1 的使用率也只有 4.4%，并不算高。
再看进程列表，CPU 使用率最高的进程也只有 0.3%，还是不高呀。

我们运行下面的命令：

$ watch -d cat /proc/softirqsCPU0       CPU1HI:          0          0TIMER:    1083906    2368646NET_TX:         53          9NET_RX:    1550643    1916776BLOCK:          0          0IRQ_POLL:          0          0TASKLET:     333637       3930SCHED:     963675    2293171HRTIMER:          0          0RCU:    1542111    1590625

通过 /proc/softirqs 文件内容的变化情况，你可以发现， 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。

内核选项命令参数等汇总

sar

系统活动报告工具
hping3

tcp/ip测试工具
tcpdump

抓包工具
top
curl
watch

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