irqbalance

一、irqbalance 是什么

irqbalance 是一个用于自动调整“中断亲和性（IRQ affinity）”的用户态守护进程。

它的核心作用是：

将硬件中断合理分配到多个 CPU 核心上，避免中断集中在单一 CPU，提升整体性能与稳定性。

二、为什么需要 irqbalance

1. 什么是中断（IRQ）

中断（Interrupt Request，IRQ） 是硬件向 CPU 发出的即时通知，例如：

网卡收到数据包
磁盘 I/O 完成
定时器触发
硬件错误

当中断发生时：

CPU 暂停当前执行的任务
进入内核态
执行对应的 中断处理函数

2. 中断亲和性（IRQ Affinity）

中断亲和性 指的是：

某个中断只能由哪些 CPU 核心来处理

在 Linux 中：

每个 IRQ 都有一个 smp_affinity 位掩码
决定该 IRQ 可在哪些 CPU 上运行

查看方式：

cat /proc/interrupts
cat /proc/irq/IRQ编号/smp_affinity

3. 没有 irqbalance 会发生什么

在很多系统中（尤其是服务器、虚拟机、双路 NUMA）：

网卡中断集中在 CPU0
CPU0 软中断（softirq）占用极高
其他 CPU 空闲

典型问题：

网络吞吐下降
延迟升高
CPU 使用率不均衡
数据库、网络服务性能不稳定

三、irqbalance 的工作原理

1. 整体流程

irqbalance 周期性执行以下步骤：

读取系统中所有 IRQ
分析：
- 中断频率
- CPU 负载
- NUMA 拓扑
计算更优的中断分配方案
动态调整每个 IRQ 的 smp_affinity

2. 核心决策依据

irqbalance 主要考虑：

CPU 核心数量
CPU 当前负载
中断触发频率
NUMA 节点亲和性
是否为 MSI/MSI-X 中断

3. NUMA 感知

在 NUMA 系统中：

优先将设备中断绑定到 本地 NUMA 节点的 CPU
减少跨 NUMA 内存访问
提升缓存命中率

四、irqbalance 适合的场景

强烈建议开启

多核服务器
双路 / 多路 NUMA 服务器
高速网卡（10G / 25G / 100G）
虚拟化宿主机
容器宿主机

不建议开启的场景

实时系统
- 需要严格、可预测的中断延迟
数据库或网络服务已手动绑定中断
- 人工指定 IRQ -> CPU
高性能调优场景
- 明确知道每个中断应该跑在哪个 CPU 上

五、irqbalance 的优缺点

优点

自动化
开箱即用
减少 CPU 热点
改善网络和 I/O 性能
对 NUMA 友好

缺点

行为不可完全预测
可能打乱人工优化的 IRQ 绑定
对极端低延迟场景不友好

六、irqbalance 常用操作

1. 查看状态

systemctl status irqbalance

2. 启动 / 停止

systemctl enable --now irqbalance
systemctl disable --now irqbalance

3. 查看当前中断分布

cat /proc/interrupts

关注：

单个 IRQ 是否集中在某一个 CPU
网卡相关 IRQ 是否分散

七、irqbalance 与手动 IRQ 绑定的关系

手动绑定方式

echo 4 > /proc/irq/IRQ编号/smp_affinity

含义：

将中断绑定到 CPU2（位掩码）

冲突规则（重要）

irqbalance 会覆盖你手动设置的中断亲和性

如果你需要手动控制：

必须停止 irqbalance
或在 irqbalance 配置中排除指定 IRQ

八、irqbalance 配置文件

配置文件路径

/etc/sysconfig/irqbalance

常见配置项

IRQBALANCE_BANNED_CPUS=00000001

含义：

禁止将中断分配到 CPU0
常用于：
- CPU0 专门跑系统任务
- 其它 CPU 跑业务负载

九、irqbalance 与性能调优的关系

网络性能

避免网卡中断堆积
减少软中断延迟
提升 PPS 和吞吐

数据库性能

减少 CPU 抢占
提升 I/O 稳定性
降低尾延迟（tail latency）

十、总结（非常重要）

一句话总结

irqbalance 的本质是：自动管理中断亲和性，让中断“平均且合理”地跑在多个 CPU 上。

使用建议

场景	建议
普通服务器	开启
NUMA 服务器	开启
人工 IRQ 调优	关闭
实时系统	关闭