Linux 內核需要對連接到計算機上的所有硬件設備進行管理，毫無疑問這是它的份內事。如果要管理這些設備，首先得和它們互相通信才行，一般有兩種方案可實現這種功能：
- 輪詢（polling） 讓內核定期對設備的狀態進行查詢，然後做出相應的處理；
- 中斷（interrupt） 讓硬件在需要的時候向內核發出信號（變內核主動爲硬件主動）。
第一種方案會讓內核做不少的無用功，因爲輪詢總會週期性的重複執行，大量地耗用 CPU 時間，因此效率及其低下，所以一般都是採用第二種方案 。
對於中斷，Linux也有自己的負載均衡策略，既可以調用Linux自己的優化模塊irqbalance來實現自動的優化調節，也可以人爲的將中斷進行綁定的固定的物理CPU上。
1、irqbalance
（1）irqbalance簡介與使用
irqbalance用於優化中斷分配，它會自動收集系統數據以分析使用模式，並依據系統負載狀況將工作狀態置於 Performance mode 或 Power-save mode。處於Performance mode 時，irqbalance 會將中斷儘可能均勻地分發給各個 CPU core，以充分利用 CPU 多核，提升性能。處於Power-save mode 時，irqbalance 會將中斷集中分配給第一個 CPU，以保證其它空閒 CPU 的睡眠時間，降低能耗。
irqbalance這個進程默認是開機啓用的，可以通過如下命令它的狀態
# service irqbalance status
irqbalance (pid PID) is running…
對於人爲將中斷綁定到CPU上的情況時，爲了消除irqbalance的自適應調節，需要將該進程關閉，可以用下面的命令關閉它：
# service irqbalance stop
Stopping irqbalance: [ OK ]
或者乾脆取消開機啓動：
# chkconfig irqbalance off
（2）irqbalance原理分析
irqbalance的意義在於SMP系統的中斷優化，而SMP架構是一種CPU的分層拓撲，如下圖所示
一個NUMA node包括一個或者多個Socket，以及與之相連的local memory。一個多核的Socket有多個Core。如果CPU支持超線程並開啓，操作系統還會把這個Core看成 2個Logical Processor。因此irqbalance會需要考慮到各個CPU上的中斷負載以及CPU所處的拓撲位置來進行中斷優化調節。
irqbalance的源碼下載可以到github網站https://github.com/Irqbalance；
個人對其源碼的分析在https://github.com/lkn910907/Code-analyze/tree/master/irqbalance%E4%BB%A3%E7%A0%81%E5%88%86%E6%9E%90，可便於新手瞭解。
//irqbalance.c
|
int
main(int
argc, char** argv)
|
{
|
/* ... */ |
while
(keep_going) { |
sleep_approx(SLEEP_INTERVAL);
//#define SLEEP_INTERVAL 10 |
/* ... */ |
clear_work_stats();
|
parse_proc_interrupts();
|
parse_proc_stat();
|
/* ... */ |
calculate_placement();
|
activate_mappings();
|
/* ... */ |
}
|
/* ... */ |
} |
從程序的主循環可以很清楚的看到它的邏輯，在退出之前每隔10秒它做了以下的幾個事情：
1. 清除統計
2. 分析中斷的情況
3. 分析中斷的負載情況
4. 根據負載情況計算如何平衡中斷
5. 實施中斷親和性變更
如果不瞭解中斷親和性可以下面找到詳細說明 ~
在診斷模型下運行irqbalance可以給我們很多詳細的信息：
#irqbalance –debug
可以詳細看到irqbalcne對每個CPU的拓撲分層，以及每個拓撲域上的負載。
（2）自己設置中斷親和性
在 SMP 體系結構中，我們可以通過調用系統調用和一組相關的宏來設置 CPU 親和力（CPU affinity），將一個或多個進程綁定到一個或多個處理器上運行。中斷在這方面也毫不示弱，也具有相同的特性。中斷親和力是指將一個或多箇中斷源綁定到特定的 CPU 上運行。中斷親和力最初由 Ingo Molnar 設計並實現。
在 /proc/irq 目錄中，對於已經註冊中斷處理程序的硬件設備，都會在該目錄下存在一個以該中斷號命名的目錄
IRQ# ，IRQ# 目錄下有一個 smp_affinity 文件（SMP 體系結構纔有該文件），它是一個 CPU 的位掩碼，可以用來設置該中斷的親和力， 默認值爲
0xffffffff，表明把中斷髮送到所有的 CPU 上去處理。如果中斷控制器不支持 IRQ affinity,不能改變此默認值，同時也不能關閉所有的 CPU 位掩碼，即不能設置成
0x0。
需要注意的是人爲設置中斷親和性需要關閉irqbalance，消除其自適應中斷調節
我們以網卡（eth1，中斷號 44 ）爲例，在具有 8 個 CPU 的服務器上來設置網卡中斷的親和力（以下數據出自內核源碼Documentation\IRQ-affinity.txt）：
[root@moon 44]# cat smp_affinity ffffffff [root@moon 44]# echo 0f > smp_affinity [root@moon 44]# cat smp_affinity 0000000f
當我們通過 echo 命令將 CPU 掩碼寫進 smp_affinity 文件時，此時的調用路線圖爲：write()
->sys_write() ->vfs_write() ->proc_file_write()
->irq_affinity_write_proc() ->set_affinity() ->set_ioapic_affinity()
->set_ioapic_affinity_irq() ->io_apic_write()；其中在調用
set_ioapic_affinity_irq() 函數時，以中斷號和 CPU 掩碼作爲參數，接着繼續調用 io_apic_write()，修改相應的中斷重定向中的值，來完成中斷親和力的設置。
對於效果的檢驗，可以通過cat /proc/interrupts命令查看中斷在各個CPU上的分佈，如果是對特定中斷處理，再加上grep過濾更方便查看。通過可以發現，一旦設置了親和性，中斷就只在特定的CPU上觸發了。