设备的中断会打断内核进程中的正常调度和运行，系统对更高吞吐率的追求势必要求中断服务程序尽量短小精悍。但是，这个良好的愿望往往与现实并不吻合。在大多数真实的系统中，当中断到来时，要完成的工作往往并不会是短小的，它可能要进行较大量的耗时处理。 下图描述了Linux内核的中断处理机制。为了在中断执行时间尽量短和中断处理需完成的工作尽量大之间找到一个平衡点，Linux将中断处理程序分解为两个半部：顶半部和底半部。
在之前的文章中，讲解中断处理相关的概念的时候，提到过有些任务不是紧急的，可以延后一段时间执行。因为中断服务例程都是顺序执行的，在响应一个中断的时候不应该被打断。相反，这些可延时任务执行时，可以使能中断。那么，将这些任务从中断处理程序中剥离出来，可以有效地保证内核对于中断响应时间尽可能短。这对于时间苛刻的应用来说，这是一个很重要的属性，尤其是那些要求中断请求必须在毫秒级别响应的应用。
Workqueue 工作队列是利用内核线程来异步执行工作任务的通用机制，利用进程上下文来执行中断处理中耗时的任务，因此它允许睡眠。而 Softirq 和 Tasklet 在处理任务时不能睡眠。Softirq 是内核中常见的一种下半部机制，适合系统对性能和实时响应要求很高的场合，比如网络子系统，块设备，高精度定时器，RCU 等。
Linux内核的软中断("softirq")机制有些奇怪，在早期的Linux和处理机制下比较晦涩，且仅有极少的内核开发人员会直接接触软中断。然而它是内核的大多数重要处理的核心。在某些场景下，软中断会以一种不合时宜的方式出现。特别是内核的实时抢占补丁集经常会与软中断产生冲突，该补丁集的最新版本提供了一种解决产生软中断问题的方法，值得一看。
软中断、tasklet和工作队列并非Linux内核中一直存在的机制，而是由更早版本号的内核中的“下半部”（bottom half）演变而来。
| 导语 本文主要是讲Linux的调度系统, 由于全部内容太多，分三部分来讲，调度可以说是操作系统的灵魂，为了让CPU资源利用最大化，Linux设计了一套非常精细的调度系统，对大多数场景都进行了很多优化，系统扩展性强，我们可以根据业务模型和业务场景的特点，有针对性的去进行性能优化，在保证客户网络带宽前提下，隔离客户互相之间的干扰影响，提高CPU利用率，降低单位运算成本，提高市场竞争力。欢迎大家相互交流学习！
最近在研究异步消息处理, 突然想起linux内核的中断处理, 里面由始至终都贯穿着”重要的事马上做, 不重要的事推后做”的异步处理思想. 于是整理一下~ 第一阶段 获取中断号 每个CPU都有响应中断的
“我叮咛你的 你说 不会遗忘 你告诉我的 我也全部珍藏 对于我们来说 记忆是飘不落的日子 永远不会发黄 相聚的时候 总是很短 期待的时候 总是很长 岁月的溪水边 捡拾起多少闪亮的诗行 如果你要想念我 就望一望天上那 闪烁的繁星 有我寻觅你的 目光” 谢谢你，曾经来过~ 中断与定时器是我们再熟悉不过的问题了，我们在进行裸机开发学习的 时候，这几乎就是重难点，也是每个程序必要的模块信息，那么在Linux中，我们又怎么实现延时、计数，和中断呢？ 一、中断 1.概述 所谓中断是指cpu在执行程序的过程中，出现了某些
RS-485(亦称TIA-485, EIA-485)作为一种半双工总线，其收发过程不能同时进行。 RS-485通信的具体硬件原理可查阅其他资料，此处不详述。本文仅描述其控制方法及相关问题。
每一种技术的出现必然是因为某种需求。正因为人的本性是贪婪的，所以科技的创新才能日新月异。
比如说你订了一份外卖，但是不确定外卖什么时候送到，也没有别的方法了解外卖的进度， 但是，配送员送外卖是不等人的，到了你这儿没人取的话，就直接走人了；所以你只能苦苦等着，时不时去门口看看外卖送到没，而不能干其他事情；不过呢，如果在订外卖的时候，你就跟配送员约定好，让他送到后给你打个电话，那你就不用苦苦等待了，就可以去忙别的事情，直到电话一响，接电话、取外卖就可以了、
中断其实就是由硬件或软件所发送的一种称为IRQ（中断请求）的信号。中断允许让设备，如键盘，串口卡，并口等设备表明它们需要CPU。
1、CPU使用率不高但是软中断已经到了10%，从非idle状态的全部用在了软中断上面。
在现代操作系统里，同一时间可能有多个内核执行流在执行，因此内核其实像多进程多线程编程一样也需要一些同步机制来同步各执行单元对共享数据的访问，尤其是在多处理器系统上，更需要一些同步机制来同步不同处理器上的执行单元对共享的数据的访问。在主流的Linux内核中包含了如下这些同步机制包括：
自旋锁与互斥锁有点类似，只是自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，"自旋"一词就是因此而得名。
由于 APIC中断控制器 有点小复杂，所以本文主要通过 8259A中断控制器 来介绍Linux对中断的处理过程。
中断 是为了解决外部设备完成某些工作后通知CPU的一种机制（譬如硬盘完成读写操作后通过中断告知CPU已经完成）。早期没有中断机制的计算机就不得不通过轮询来查询外部设备的状态，由于轮询是试探查询的（也就是说设备不一定是就绪状态），所以往往要做很多无用的查询，从而导致效率非常低下。由于中断是由外部设备主动通知CPU的，所以不需要CPU进行轮询去查询，效率大大提升。
中断服务程序一般都是在中断请求关闭的条件下执行的,以避免嵌套而使中断控制复杂化。但是，中断是一个随机事件，它随时会到来，如果关中断的时间太长，CPU就不能及时响应其他的中断请求，从而造成中断的丢失。因此，Linux内核的目标就是尽可能快的处理完中断请求，尽其所能把更多的处理向后推迟。例如，假设一个数据块已经达到了网线，当中断控制器接受到这个中断请求信号时，Linux内核只是简单地标志数据到来了，然后让处理器恢复到它以前运行的状态，其余的处理稍后再进行（如把数据移入一个缓冲区，接受数据的进程就可以在缓冲区找到数据）。因此，内核把中断处理分为两部分：上半部（tophalf）和下半部（bottomhalf），上半部（就是中断服务程序）内核立即执行，而下半部（就是一些内核函数）留着稍后处理。
Linux 内核中的同步机制：原子操作、信号量、读写信号量、自旋锁的API、大内核锁、读写锁、大读者锁、RCU和顺序锁。 1、介绍 在现代操作系统里，同一时间可能有多个内核执行流在执行，即使单CPU内核也需要一些同步机制来同步不同执行单元对共享的数据的访问。 主流的Linux内核中的同步机制包括： 原子操作 信号量（semaphore） 读写信号量（rw_semaphore） 自旋锁spinlock 大内核锁BKL(Big Kernel Lock) 读写锁rwlock、 brlock（只包含在2.4内核中
由于内核中中断不允许嵌套，在程序进入中断后，系统会关闭中断接收，这段时间内，其他中断都无法处理导致中断无法响应，因此需要当前进入的中断子服务函数越快越好。但是在一些特殊情况下，中断要处理的事情可能是复杂且冗长的，为解决这种问题， 中断上下半部的概念顺势而生。将中断拆成两部分，上半部用来处理紧急的事情；下半部用来处理不紧急的事情。
工作队列（work queue）是另外一种将工作推后执行的形式，tasklet(小任务机制)有所不同。工作队列可以把工作推后，交由一个内核线程去执行，也就是说，这个下半部分可以在进程上下文中执行。这样，通过工作队列执行的代码能占尽进程上下文的所有优势。最重要的就是工作队列允许被重新调度甚至是睡眠。
软中断的出现和linux系统对中断的划分是分不开的。linux系统将整个中断处理过程分为了两部分，分别为上半部(Top Half)和下半部(Bottom Half)，之所以要这样分是因为关闭中断的时间不能过长，也就是在关闭中断期间尽可能少干事，否则影响整个系统的性能。所以linux系统将中断处理分为两部分，在上半部全程关闭中断，下半部打开中断。而在上半部主要干一些和硬件有关的操作，速度快，在下部分做一些耗时的操作。这样一来既能保证系统效率又能处理各种中断。
前言：非常早之前就接触过同步这个概念了，可是一直都非常模糊。没有深入地学习了解过，最近有时间了，就花时间研习了一下《linux内核标准教程》和《深入linux设备驱动程序内核机制》这两本书的相关章节。趁刚看完，就把相关的内容总结一下。
假设现在一家公司就有一名客服人员，这个客服人员就有一台座机，这种情况下用户碰到问题只能打电话给这个客服人员，如果有多个用户同时打入只能凭运气，先打通电话的人得到回答，其他人只能依次等待。显然这种处理机制是非常低效的，小公司可能还可以，大一点的公司就不行了。于是现在共有4-5位客服人员，建立总分机架构，1位负责总机（也可以交给语音提示来操作），负责把问题分给4个分机，让4个分机人员来处理具体的问题，这样一来效率就明显提高了。如果客户来电，总机负责人接电话分给分机人员（或通过语音提示用户拨打分机号）叫做硬中断，而分机负责人处理具体问题叫做软中断。Linux的CPU正是采用硬中断与软中断结合的方式来处理问题的。比如现在网卡告诉CPU，有一批数据要从网络中过来，希望系统做好接收准备，CPU手头的工作被打断（中断），将网络上的数据存储在寄存器中，然后呼起一个进程来处理后续操作，就回头处理刚才中断之前的工作了。被呼起的进程可以在后台“慢慢地”地把寄存器中的数据按照规定格式写入数据库中。这里CPU处理的过程就为硬中断过程，而进程把数据写入数据库中过程为软中断过程。具体如图3-19所示。
今天分享一篇经典Linux协议栈文章，主要讲解Linux网络子系统，看完相信大家对协议栈又会加深不少，不光可以了解协议栈处理流程，方便定位问题，还可以学习一下怎么去设计一个可扩展的子系统，屏蔽不同层次的差异。
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从本质上来讲，中断是一种电信号，当设备有某种事件发生时，它就会产生中断，通过总线把电信号发送给中断控制器。
因为epoll没有论文，就说说kqueue是怎么做的吧，kqueue会根据socket绑定的knote链表（每个监听的kqueue都可能创建一个knote），将knote通过反向指针获得kqueue，将knote加入kqueue的就绪队列末尾。如果此时恰好有进程正在监听的话，将会唤醒进程，kqueue会被扫描，并从就绪队列处获得所有的event，从而了解已经就绪的所有socket。
软中断分析最近工作繁忙，没有时间总结内核相关的一些东西。上次更新博客到了linux内核中断子系统。这次总结一下软中断，也就是softirq。之后还会总结一些tasklet、工作队列机制。 1.为什么要软中断 编写驱动的时候，一个中断产生之后，内核在中断处理函数中可能需要完成很多工作。但是中断处理函数的处理是关闭了中断的。也就是说在响应中断时，系统不能再次响应外部的其它中断。这样的后果会造成有可能丢失外部中断。于是，linux内核设计出了一种架构，中断函数需要处理的任务分为两部分，一部分在中断处理函数中执
在Linux设备驱动中，我们必须要解决的一个问题是：多个进程对共享资源的并发访问，并发的访问会导致竞态。
很久没有写技术文章了，做码农难，做养娃的码农更难，趁着娃看动画片的机会，受着王菲童鞋《我和我的祖国》歌唱精神的鼓舞，我要来说几句。
前些天发现XEN虚拟机上的Nginx服务器存在一个问题：软中断过高，而且大部分都集中在同一个CPU，一旦系统繁忙，此CPU就会成为木桶的短板。
0.前言 为提升信鸽基础服务质量，笔者就网络收包全流程进行了内容整理。 网络编程中我们接触得比较多的是socket api和epoll模型，对于系统内核和网卡驱动接触得比较少，一方面可能我们的系统没有需要深度调优的需求，另一方面网络编程涉及到硬件，驱动，内核，虚拟化等复杂的知识，使人望而却步。网络上网卡收包相关的资料也比较多，但是比较分散，在此梳理了网卡收包的流程，分享给大家，希望对大家有帮助，文中引用了一些同事的图表和摘选了网上资料，在文章最后给出了参考文献与部分来源，感谢这些作者的分享。 1.整体流程
众所周知，硬实时的概念，其核心并非追求速度的极致，而是确保系统能在预定的、可重复的时间范围内给予确定的响应。这意味着，实时系统的正确性不仅在于计算逻辑的正确，更在于结果的产生时间是否符合预期。以汽车为例，当发生碰撞时，安全气囊必须在极短的时间内弹开，否则可能无法起到应有的保护作用。
Linux内核对网络包的接收过程大致可以分为接收到RingBuffer、硬中断处理、ksoftirqd软中断处理几个过程。其中在ksoftirqd软中断处理中，把数据包从RingBuffer中摘下来，送到协议栈的处理，再之后送到用户进程socket的接收队列中。
上一篇文章中《图解Linux网络包接收过程》，我们梳理了在Linux系统下一个数据包被接收的整个过程。Linux内核对网络包的接收过程大致可以分为接收到RingBuffer、硬中断处理、ksoftirqd软中断处理几个过程。其中在ksoftirqd软中断处理中，把数据包从RingBuffer中摘下来，送到协议栈的处理，再之后送到用户进程socket的接收队列中。
本文主要是《Linux内核设计与实现》这本书的读书笔记，这本书我读了不下十遍，但依然感觉囫囵吞枣。我结合自己的理解，从这本书中整理出了一些运维应该了解的内核知识，希望对大家能够有所帮助。另外，推荐大家读下这边书，这本书主要讲内核设计、实现原理和方法，有利于理解内核的一些机理。
负载为1表示当前单核CPU全部占用，如果一台机器有3个CPU，每个CPU都是双核的，这是负载最大值为1×2×3=6。如果5分钟以及15分钟的负载指标的大于CPU个数×CPU核数×0.7，并且长时间比较高，说明CPU不够用。
一、分布位置上的区别： kmalloc()和__get_free_pages()函数申请的内存位于物理内存的映射区域，而且在物理上也是连续的，它们与真实的物理地址只有一个固定的偏移，因此存在简单的线性关系；（3G+896M）（低端内存）； vmalloc函数申请的虚拟内存与物理内存之间也没有简单的换算关系；（高端内存）（3G+896M以上的内存）； 二、特性上的区别： 1、kmalloc() void *kmalloc(size_
我们可以把内核想象成一个服务器，专门响应各种请求。这些请求可以是CPU上正在运行的进程发起的请求，也可以是外部的设备发起的中断请求。所以说，内核并不是串行运行，而是交错执行。既然是交错执行，就会产生竞态条件，我们可以采用同步技术消除这种竞态条件。
1. mpstat命令 1.1 命令格式 mpstat [ -A ] [ -u ] [ -V ] [ -I { SUM | CPU | SCPU | ALL } ] [ -P { cpu [,...] | ON | ALL } ] [ interval [ count ] ] OPTIONS: -A: 等同于-u -I ALL -P ALL -I:可以指定SUM CPU SCPU ALL四个参数,SUM表示每个处理器的中断总数，CPU表示每个核的每秒中断数量， SCPU表示每个核每秒的软中断数
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要深入理解Linux内核中的同步与互斥的实现，需要先了解一下内联汇编：在C函数中使用汇编代码。
有的时候在驱动程序中需要延迟某些操作的进行，最典型的操作就是在驱动程序的中断处理函数延迟操作。比如在DMA驱动中，当数据传输完毕之后会触发中断的，通常这时候会启动一个tasklet来完成耗时的操作，也就是中断的下半部，让中断尽早的返回。
2、进程上限，cat /proc/sys/kernel/pid_max 3、进程的五种状态
最近为了解决一个技术问题，需要用到内核里中断下半部的tasklet机制，使用过程遇到了非常有趣的问题。在解决问题过程中，也逐步加深了对tasklet机制的理解。本文把这些收获记录下来和大家一起分享。
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