【操作系统百科】无滴答内核

默认 Linux 每秒产生 250-1000 次 tick 中断——更新时间、检查调度。但在低延迟场景（DPDK、交易系统），每次 tick 都是几微秒的噪声。

一、先看图

flowchart LR
    subgraph 传统 tick
        TICK[周期 tick<br/>250-1000 Hz] --> OVERHEAD[每 tick 中断<br/>~2-5μs]
    end
    subgraph NO_HZ_IDLE
        IDLE[空闲时] --> SKIP1[跳过 tick<br/>省电]
    end
    subgraph NO_HZ_FULL
        RUN[运行用户态] --> SKIP2[跳过 tick<br/>零干扰]
        SKIP2 --> HK[housekeeping CPU<br/>处理杂务]
    end

    classDef old fill:#f0883e22,stroke:#f0883e,color:#adbac7;
    classDef new fill:#3fb95022,stroke:#3fb950,color:#adbac7;
    class TICK,OVERHEAD old
    class IDLE,SKIP1,RUN,SKIP2,HK new

二、三种模式

2.1 CONFIG_HZ_PERIODIC

传统周期 tick。每 CPU 每秒 HZ 次中断。

2.2 NO_HZ_IDLE（默认）

CPU 空闲时停止 tick → 省电（C-state 进入更深层）。

有任务运行 → 恢复 tick。

2.3 NO_HZ_FULL

CPU 上只有一个可运行任务 → 停止 tick → 用户态不受 tick 干扰。

nohz_full=2-7

三、housekeeping CPU

NO_HZ_FULL CPU 不处理：

• tick（定时器中断）
• RCU 回调
• 非绑定 workqueue
• 某些内核线程

这些工作由 housekeeping CPU 承担（通常 CPU 0-1）。

四、isolcpus 与 nohz_full

isolcpus=nohz,domain,managed_irq,2-7
nohz_full=2-7
rcu_nocbs=2-7

三者配合：

• isolcpus：从调度域移除 → 不自动分配任务
• nohz_full：停止 tick
• rcu_nocbs：RCU 回调在 housekeeping CPU 处理

五、RCU nocb

rcu_nocbs=2-7

隔离 CPU 不运行 RCU 回调 → 由 rcuog/rcuop 线程在 housekeeping CPU 运行。

避免 RCU grace period 处理干扰隔离 CPU。

六、副作用

七、实际配置示例

# 内核启动参数
GRUB_CMDLINE_LINUX="isolcpus=nohz,domain,managed_irq,2-7 \
  nohz_full=2-7 rcu_nocbs=2-7 \
  irqaffinity=0-1 \
  nosoftlockup"

# 将应用绑定到隔离 CPU
taskset -c 2-7 ./my_app

# 或 cgroup
echo 2-7 > /sys/fs/cgroup/cpuset/isolated/cpuset.cpus

八、DPDK/SPDK 场景

DPDK 用户态网络：polling 模式 → 一个核 100% 运行 PMD 线程 → tick 是噪声。

NO_HZ_FULL → PMD 线程零内核干扰 → 稳定低延迟。

九、观察

# 检查 nohz_full 生效
cat /sys/devices/system/cpu/nohz_full
# 2-7

# tick 统计
cat /proc/interrupts | grep LOC  # Local timer
# 隔离 CPU 的 LOC 应该很低

# 残余中断
perf stat -C 2 -e irq:* sleep 10

十、小结

• NO_HZ_IDLE：空闲时跳 tick → 省电
• NO_HZ_FULL：运行时也跳 tick → 零干扰
• isolcpus + nohz_full + rcu_nocbs 三件套
• housekeeping CPU 承担所有杂务
• 副作用：统计不准、perf 采样缺失

参考文献

• Documentation/timers/NO_HZ.rst
• kernel/time/tick-sched.c
• Frederic Weisbecker, “Full dynticks.” 2013
• DPDK documentation, “CPU Isolation.”

工具

• /sys/devices/system/cpu/nohz_full
• taskset / cset
• cyclictest
• perf

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