linux 性能自我学习 ———— 软中断 [五]

前言

linux 性能的自我学习。

正文

什么是软中断呢？

举一个网络的例子。

linux 将中断处理过程分为两个阶段：

上半部用来快速处理中断，他在中断禁止模式下运行，注意是处理跟硬件紧密相关或时间敏感的工作。

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。

比如网卡接收到数据包后，会通过硬件中断的方式通知内核有新的数据到了。这时候，内核就应该调用中断处理程序来响应它。

对于上半部分来说，就是快速处理，把网卡的数据读取到内存中，然后更新硬件寄存器的状态，最后发一个软中断信号，通知下半部分进一步处理。

下半部分被软中断唤醒后，需要从内存中找到网络数据，再按照协议栈，对数据进行逐层解析和处理，直到把它送到了应用程序。

实际上，上半部分会打断cpu正在执行的任务，然后立即执行中断处理程序。下半部分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

软中断不仅仅是硬中断的下部分，一些内核自定义时间也是软中断，比如内核调度和rcu锁。

怎么查看软中断呢？

这里有10个不同的中断类型。

下面开始实验。

实验

需要用到的工具是:

docker sysstat sar hping3 tcpdump 等工具。

1. sar 是一个系统活动报告工具，既可以实时查看系统当前的活动，又可以配置保存和报告历史数据。

2. 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。

3. tcpdump 是一个常用的网络抓包工具，常用来分析各种网络问题。

hping3 在centos 安装方式:

创建本地安装目录
 mkdir -p /usr/local/hping && cd /usr/local/hping 
下载并解压
 wget https://github.com/antirez/hping/archive/master.zip && unzip master.zip && cd hping-master 
安装依赖包
 yum install -y libpcap-devel yum install -y gcc gcc-c++ yum install -y tcl tcl-devel 
设置软连接
 ln -sf /usr/include/pcap-bpf.h /usr/include/net/bpf.h 
进行安装
 ./configure && make strip && make install 
测试查询版本
 hping3 -v 

然后执行:

hping3 -S -p 80 -i u100 192.168.62.136

这个时候你就发现变慢了:

 curl http://192.168.62.136:5555

变慢一般查看cpu：

看起来似乎正常。

查看软中断:

watch -d cat /proc/softirqs

分析网卡情况:

sar -n DEV 1

第一列：表示报告时间

第二列： iface 表示网卡

第三四列： rxpck/s 和 txpck/s 分别表示每秒接收、发送的网络帧数，也就是pps

第五、六列： rxkb/s 和 txkb/s 表示每秒接收、发送的字节数，也就是bps。

这里就看到一个问题:

比如说接收了12690.54 包，但是txkB/s 只有669.21k。

还有一个是接收了6550.00，发送是12690.54，如果是tcp的话，那么应该是收发个数差不多，因为tcp的确认机制。

然后可以说，接收的都是小包。

然后就可以通过tcpdump 来确定是什么问题，可以抓取到很多s包，确定是syn flood 攻击。

结

下一节快速定位问题的手段