1. Linux中断基础


1.1 什么是中断？

中断是硬件或软件发出的信号，指示需要操作系统立即注意的事件。当硬件设备需要CPU处理时，它会发送一个中断请求(IRQ)，CPU会暂停当前任务，保存状态，并执行与该中断关联的中断服务例程(ISR)。

1.2 中断的类型

• 硬件中断：由硬件设备产生（如键盘、鼠标、网卡等）
  
• 软件中断：由软件指令产生（如系统调用）
  
• 异常：由CPU检测到的异常情况产生（如除零错误）
  

1.3 为什么需要监控中断？

• 识别硬件问题
  
• 诊断性能瓶颈
  
• 平衡IRQ负载
  
• 优化系统响应时间
  

2. 查看中断信息的命令工具


2.1 /proc/interrupts - 中断统计的黄金标准

1. /proc/interrupts

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是查看系统中断信息最直接和全面的方法。这个虚拟文件记录了每个CPU核心处理的中断数量，按IRQ号分类。

1. cat /proc/interrupts

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输出示例：

1.            CPU0       CPU1      
   
2.   0:         45          0   IO-APIC-edge      timer
   
3.   1:          3          0   IO-APIC-edge      i8042
   
4.   8:          1          0   IO-APIC-edge      rtc0
   
5.   9:          0          0   IO-APIC-fasteoi   acpi
   
6. 12:          4          0   IO-APIC-edge      i8042
   
7. 16:    1157526          0   IO-APIC-fasteoi   ehci_hcd:usb1, ath9k
   
8. 17:          0    2013453   IO-APIC-fasteoi   ahci[0000:00:1f.2]

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字段解释：

• 第一列：IRQ号
  
• 后续列：每个CPU核心处理的中断计数
  
• 倒数第二列：中断类型（如IO-APIC-edge）
  
• 最后一列：设备名称或驱动信息
  

高级技巧：

• 动态监控中断变化：
  1. watch -n 1 'cat /proc/interrupts'

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• 只关注特定中断：
  1. grep eth0 /proc/interrupts

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2.2 /proc/softirqs - 查看软件中断

软件中断(softirq)是Linux内核中用于延迟处理的一种机制，常用于网络和块设备操作。

1. cat /proc/softirqs

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输出示例：

1.                     CPU0       CPU1      
   
2.           HI:          1          0
   
3.        TIMER:    1234567    1234568
   
4.       NET_TX:        567        890
   
5.       NET_RX:    4567890    3456789
   
6.        BLOCK:          0          0
   
7.     IRQ_POLL:          0          0
   
8.      TASKLET:       1234        567
   
9.        SCHED:    1234567    1234567
   
10.      HRTIMER:          0          0
    
11.          RCU:    4567890    3456789

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常见softirq类型：

• NET_RX：网络接收中断
  
• NET_TX：网络发送中断
  
• TIMER：定时器中断
  
• SCHED：调度相关中断
  

2.3 mpstat - 多CPU统计工具

mpstat是sysstat包的一部分，可以提供中断相关的CPU统计信息。

1. mpstat -P ALL 1 5

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输出中的

1. %irq

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列显示了每个CPU处理硬件中断的时间百分比，

1. %soft

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列显示了处理软件中断的时间百分比。

2.4 vmstat - 系统活动监控

1. vmstat 1 5

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输出中的

1. in

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列显示了每秒的中断数（包括时钟中断），

1. cs

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列显示了上下文切换次数。

2.5 dstat - 全能系统资源统计工具

1. dstat -cip --top-int

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1. --top-int

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选项可以显示最活跃的中断源。

2.6 irqbalance - 中断负载均衡工具

对于多核系统，irqbalance服务可以自动平衡中断负载：

1. systemctl status irqbalance

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查看当前中断的CPU亲和性（哪个CPU处理哪个中断）：

1. cat /proc/irq/*/smp_affinity

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3. 高级中断分析与调优


3.1 中断亲和性设置

在多核系统中，可以通过设置中断亲和性来指定哪些CPU核心处理特定中断：

• 查看当前亲和性：
  

1. cat /proc/irq/[IRQ]/smp_affinity

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• 设置亲和性（例如将IRQ 16绑定到CPU 0和1）：
  

1. echo 3 > /proc/irq/16/smp_affinity

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（3的二进制是11，表示CPU 0和1）

3.2 网络性能调优

对于高流量网络服务器，网络中断可能成为瓶颈。可以考虑：

• 启用RSS（接收端缩放）：
  

1. ethtool -l eth0

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• 调整队列数量：
  

1. ethtool -L eth0 combined 8

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• 启用RPS（接收数据包转向）：
  

1. echo ff > /sys/class/net/eth0/queues/rx-0/rps_cpus

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3.3 识别中断风暴

中断风暴是指某个设备产生过多中断，导致系统性能下降。诊断方法：

• 监控中断增长速率：
  

1. watch -n 1 "cat /proc/interrupts | grep eth0"

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• 使用perf工具分析：
  

1. perf top -e irq:irq_handler_entry

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4. 实际案例分析


4.1 案例1：网络性能问题

症状：服务器在高网络负载时响应变慢，CPU使用率不高但系统负载高。
诊断步骤：

• 查看
  1. /proc/interrupts

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  发现一个CPU核心处理了绝大部分网络中断
  
• 检查
  1. smp_affinity

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  发现所有网络中断都绑定到同一个CPU
  

解决方案：

• 启用irqbalance服务
  
• 或手动设置多队列网卡的中断亲和性
  

4.2 案例2：磁盘I/O延迟

症状：存储服务器在高I/O负载时延迟增加。
诊断步骤：

• 查看
  1. /proc/interrupts

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  发现磁盘控制器中断处理不均衡
  
• 1. mpstat

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  显示某些CPU的
  1. %soft

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  值很高
  

解决方案：

• 调整块设备的中断亲和性
  
• 增加
  1. vm.dirty_ratio

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  和
  1. vm.dirty_background_ratio

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  减少I/O压力
  

5. 自动化监控脚本

以下脚本可以定期记录中断分布情况：

1. #!/bin/bash
   
2. LOG_FILE="/var/log/interrupts.log"
   
3. while true; do
   
4.     echo "===== $(date) =====" >> $LOG_FILE
   
5.     cat /proc/interrupts >> $LOG_FILE
   
6.     echo "" >> $LOG_FILE
   
7.     sleep 60
   
8. done

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6. 结论

理解Linux中断机制并掌握相关监控工具是系统性能分析和调优的基础技能。通过/proc/interrupts、/proc/softirqs等工具，我们可以深入了解系统的中断行为，识别潜在的性能瓶颈，并采取适当的优化措施。在多核系统中，合理的中断负载均衡对性能至关重要。
以上就是Linux查看与分析中断信息的完整指南的详细内容，更多关于Linux查看与分析中断信息的资料请关注脚本之家其它相关文章！

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