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簡析 Linux 的 CPU 時間( 三 )

生活百科

daemon線程

  • daemon線程被喚醒后會運行do_softirq()處理軟中斷
    • 檢查 irq_stat 是否存發生軟中斷事件
    • 調用 softirq_vec 中對應的軟中斷服務程序
    • 再次檢查 irq_stat，如果發現新的軟中斷，就會喚醒ksoftrqd線程來處理
    • ksoftrqd 機制我們知道 CPU 執行的優先級為：硬中斷 > 軟中斷 > 普通進程 。這意味著：
    • 一個軟中斷不會去搶占另一個軟中斷，只有硬件中斷才可以搶占軟中斷
    • 如果軟中斷太過頻繁，用戶進程可能永遠無法獲得 CPU 時間
    為了保證公平性，內核為每個 CPU 都配置一個ksoftrqd線程 。如果所有的軟中斷在短時間內無法被處理完，內核就會喚醒ksoftrqd處理剩余的軟中斷 。以下面這張圖為例：
    簡析 Linux 的 CPU 時間

    文章插圖
    • 網卡數據就緒，通過硬中斷通知 CPU 進行處理
    • 硬中斷服務程序調用raise_softirq()觸發軟中斷 ， 喚醒daemon
    • 硬中斷服務程序退出后，daemon被喚醒開始處理軟中斷
    • 遍歷過一遍向量表后 ， daemon發現仍有未處理的軟中斷，喚醒ksoftrqd
    • ksoftrqd獲得 CPU 時間片后，繼續處理未完成的軟中斷
    由于 ksoftrqd 其實是一個 nice 值為 0 的普通線程，會進入 cfs_rq 參與調度 ， 可以和普通進程公平地使用 CPU 。
    但如果 ksoftrirqd 長時間得不到 CPU，就會致使軟中斷的延遲變得很大，因此 ksoftirqd 的實時性是很難得到保障 。
    典型問題是 ping 延遲：如果 ping 包無法在軟中斷里得到處理，就會被 ksoftirqd 處理，導致 ping 延遲變得很大 。
    中斷的影響硬中斷的優先級很高，但是需要的 CPU 時間極少 。當出現大量硬中斷時，可能會引起較多的 CPU 用戶態與內核態的切換，但是interrupt time不會顯著上升 。
    此外 ， 由于部分內核代碼是不可重入的（例如，修改寄存器），其執行過程不能打斷 。因此這些代碼的執行過程中 ， 會屏蔽掉硬中斷 。
    關中斷的操作在內核里隨處可見，這反過來會給硬中斷帶來一些影響 。比如 ， 進程關中斷時間太長會導致網絡報文無法及時處理，進而引起業務性能抖動 。
    而軟中斷的執行時間如果太長，就會給用戶線程帶來延遲，如果 softirq time 很大則很可能意味著用戶線程會受到影響 。
    網絡 IO 頻繁的應用機器的 softirq time 通常會比較高，可能存在網絡連接數過多，或者網絡流量過大的情況，
    ksoftirqd 的優先級與用戶線程是一致的，因此，如果軟中斷處理函數是在 ksoftirqd 里執行的，那它可能會有一些延遲 。
    時間竊取在 GNU top命令中 ， steal time定義為 “虛擬機管理進程 hypervisor 從 VM 竊取的時間” 。該概念是Xen，KVM ， VMware 等社區或者廠商推廣到Linux社區的 。
    當系統管理進程和 VM 嘗試占用同一物理 CPU 核 pCPU 時，會導致 VM 的虛擬 CPU vCPU 可用的處理器時間減少，從而造成 VM 性能下降 。
    中虛擬化環境中，可能發生時間竊取的一些情況：
    • 多個高負載 VM 的 vCPU 的運行在同個 pCPU 上（公有云的 CPU 超賣）
    • VM 的 vCPU與線程綁定在了某個特定的 pCPU 上，導致虛擬主機 vhost 進程處理 I/O 時從這些 vCPU上竊取時間
    • 虛擬機監控程序進程（例如監視，日志記錄和I/O進程）與 VM 爭搶 pCPU
    參考資料https://www.cnblogs.com/Anker/p/3269106.htmlhttps://zhuanlan.zhihu.com/p/69554144https://blog.csdn.net/helloanthea/article/details/28877221https://blog.csdn.net/lenomirei/article/details/79274073https://www.jianshu.com/p/673c9e4817a8https://opensource.com/article/20/1/cpu-steal-timehttps://www.cnblogs.com/menkeyi/p/6732020.htmlhttps://blog.csdn.net/zxh2075/article/details/78262568https://kb.cnblogs.com/page/207897/https://www.cnblogs.com/charlesblc/p/6255806.htmlhttp://www.wowotech.net/linux_kenrel/soft-irq.html

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