前言
在上一篇 LINUX软中断-softirq的描述中，提到过ksoftirqd，这篇文章就介绍ksoftirqd
ksoftirqd 是什么？
ksoftirqd 是个内核线程，在创建的时候是绑定cpu的，每一个core对应生成一个ksoftirqd 线程
比如当前系统有4个core
~# ps aux | grep ksoftirqd
root 3 0.0 0.0 0 0 ? S 14:20 0:00 [ksoftirqd/0] //core 0
root 9 0.0 0.0 0 0 ? S 14:20 0:00 [ksoftirqd/1] //core 1
root 12 0.0 0.0 0 0 ? S 14:20 0:00 [ksoftirqd/2] //core 2
root 15 0.0 0.0 0 0 ? S 14:20 0:00 [ksoftirqd/3] //core 3
ksoftirqd 的作用
ksoftirqd 的作用就是处理softirq用,它的本质就是调用 __do_softirq
ksoftirqd 的触发条件
kernel/softirq.c 中对 ksoftirqd 系统进行了初始化：
static struct smp_hotplug_thread softirq_threads = {
.store = &ksoftirqd,
.thread_should_run = ksoftirqd_should_run,
.thread_fn = run_ksoftirqd,
.thread_comm = "ksoftirqd/%u",
};
static __init int spawn_ksoftirqd(void)
{
register_cpu_notifier(&cpu_nfb);
BUG_ON(smpboot_register_percpu_thread(&softirq_threads));
return 0;
}
early_initcall(spawn_ksoftirqd);
看到注册了两个回调函数： ksoftirqd_should_run 和run_ksoftirqd。这两个函数都会从 kernel/smpboot.c 里调用，作为事件处理循环的一部分。
所以每个核上都有一个ksoftirqd。
kernel/smpboot.c 里面的代码首先调用 ksoftirqd_should_run 判断是否有 pending 的软中断，如果有，就执行 run_ksoftirqd，后者做一些 bookeeping 工作，然后调用 __do_softirq。
__do_softirq 做的几件事情：
- 判断哪个 softirq 被 pending
- 计算 softirq 时间，用于统计
- 更新 softirq 执行相关的统计数据
- 执行 pending softirq 的处理函数
asmlinkage __visible void __do_softirq(void)
{
unsigned long end = jiffies + MAX_SOFTIRQ_TIME;
unsigned long old_flags = current->flags;
int max_restart = MAX_SOFTIRQ_RESTART;
struct softirq_action *h;
bool in_hardirq;
__u32 pending;
int softirq_bit;
/*
* Mask out PF_MEMALLOC s current task context is borrowed for the
* softirq. A softirq handled such as network RX might set PF_MEMALLOC
* again if the socket is related to swap
*/
current->flags &= ~PF_MEMALLOC;
pending = local_softirq_pending(); //获取当前CPU的软中断寄存器__softirq_pending值到局部变量pending。
account_irq_enter_time(current);
__local_bh_disable_ip(_RET_IP_, SOFTIRQ_OFFSET); //增加preempt_count中的softirq域计数，表明当前在软中断上下文中。
in_hardirq = lockdep_softirq_start();
restart:
/* Reset the pending bitmask before enabling irqs */
set_softirq_pending(0); //清除软中断寄存器__softirq_pending。
local_irq_enable(); //打开本地中断
h = softirq_vec; //指向softirq_vec第一个元素，即软中断HI_SOFTIRQ对应的处理函数。
while ((softirq_bit = ffs(pending))) { //ffs()找到pending中第一个置位的比特位，返回值是第一个为1的位序号。这里的位是从低位开始，这也和优先级相吻合，低位优先得到执行。如果没有则返回0，退出循环。
unsigned int vec_nr;
int prev_count;
h += softirq_bit - 1; //根据sofrirq_bit找到对应的软中断描述符，即软中断处理函数。
vec_nr = h - softirq_vec; //软中断序号
prev_count = preempt_count();
kstat_incr_softirqs_this_cpu(vec_nr);
trace_softirq_entry(vec_nr);
h->action(h); //执行对应软中断函数
trace_softirq_exit(vec_nr);
if (unlikely(prev_count != preempt_count())) {
pr_err("huh, entered softirq %u %s %p with preempt_count %08x, exited with %08x?\n",
vec_nr, softirq_to_name[vec_nr], h->action,
prev_count, preempt_count());
preempt_count_set(prev_count);
}
h++; //h递增，指向下一个软中断
pending >>= softirq_bit; //pending右移softirq_bit位
}
rcu_bh_qs();
local_irq_disable(); //关闭本地中断
pending = local_softirq_pending(); //再次检查是否有软中断产生，在上一次检查至此这段时间有新软中断产生。
if (pending) {
if (time_before(jiffies, end) && !need_resched() && max_restart) //再次触发软中断执行的三个条件：1.软中断处理时间不超过2jiffies，200Hz的系统对应10ms；2.当前没有有进程需要调度，即!need_resched()；3.这种循环不超过10次。
goto restart;
wakeup_softirqd(); //如果上面的条件不满足，则唤醒ksoftirq内核线程来处理软中断。
}
lockdep_softirq_end(in_hardirq);
account_irq_exit_time(current);
__local_bh_enable(SOFTIRQ_OFFSET); //减少preempt_count的softirq域计数,和前面增加计数呼应。表示这段代码处于软中断上下文。
WARN_ON_ONCE(in_interrupt());
tsk_restore_flags(current, old_flags, PF_MEMALLOC);
}
查看 CPU 利用率时，si 字段对应的就是 softirq，度量（从硬中断转移过来的）软中断的 CPU 使用量。
监测
软中断的信息可以从 /proc/softirqs 读取：
总结
中断是一种异步的事件处理机制，用来提高系统的并发处理能力。中断事件发生，会触发执行中断处理程序，而中断处理程序被分为上半部和下半部这两个部分。上半部对应硬中断，用来快速处理中断；下半部对应软中断，用来异步处理上半部未完成的工作。Linux 中的软中断包括网络收发、定时、调度、RCU 锁等各种类型，我们可以查看 proc 文件系统中的 /proc/softirqs ，观察软中断的运行情况。在 Linux 中，每个 CPU 都对应一个软中断内核线程，名字是 ksoftirqd/CPU 编号。当软中断事件的频率过高时，内核线程也会因为 CPU 使用率过高而导致软中断处理不及时，进而引发网络收发延迟、调度缓慢等性能问题。