CPU进程显示Kworker占用异常增大的问题

莫桑晚-为尚天

于 2025-07-07 17:25:24 发布

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文章标签：嵌入式硬件

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在 Linux 系统中，kworker 进程（全称 Kernel Worker）是内核工作队列机制的核心组成部分。它的主要作用是异步执行内核内部需要延迟处理或后台处理的任务。

以下是关于 kworker 的详细解释和作用：

核心作用

处理延迟工作（Deferred Work）：
- 内核在处理硬件中断、定时器到期、系统调用等事件时，有些任务不能或不宜立即执行（例如耗时较长、需要获取锁、需要调度上下文等）。
- 这些任务会被“排队”到工作队列中。
- kworker 线程（通常是内核线程）就是专门负责从这些队列中取出任务并执行的“工人”。
实现异步执行：
- 允许内核将非紧急、可延后的任务从关键路径（如中断处理程序）中剥离出来。
- 这有助于提高系统的响应性和减少中断延迟，确保中断处理程序能够快速完成并返回。

工作队列的类型

Linux 内核中有两种主要的工作队列，kworker 线程通常与它们关联：

events / events_highpri / events_long 等（标准工作队列）：
- 这是内核预定义的标准工作队列。
- 大多数内核子系统（如块设备层、文件系统、网络栈、设备驱动等）会将它们的延迟任务提交到这些队列。
- kworker 线程的名字通常包含 events（例如 kworker/u8:1-events），表示它们服务于这些标准队列。
自定义工作队列：
- 内核模块或特定子系统也可以创建自己专用的工作队列。
- 服务于这些专用队列的 kworker 线程名字通常会反映其所有者（例如 kworker/u8:2-mm_percpu_wq 服务于内存管理相关的队列）。

`kworker` 名称的含义

使用 ps、top 或 htop 命令看到的 kworker 名称格式通常是：
kworker/[cpu_id]:[flags][sequence_number][queue_name]

[cpu_id]：该 worker 线程绑定或主要运行的 CPU 核心编号（如 u8 表示 CPU 8）。
[flags]：表示线程属性（如 H 表示高优先级线程，P 表示绑定到特定 CPU 的线程）。
[sequence_number]：一个简单的序列号。
[queue_name]：可选项，表示此 worker 线程主要服务的工作队列名称（如 -events, -events_freezable, -mm_percpu_wq）。

为什么 `kworker` CPU 使用率高？

正常情况下，kworker 线程会处于休眠状态，只在有任务需要处理时才被唤醒并占用 CPU。如果你观察到某个或多个 kworker 进程持续占用较高的 CPU 资源，这通常意味着：

硬件中断风暴： 某个硬件设备（如网卡、磁盘控制器、USB 设备）频繁地、大量地触发中断，导致大量中断处理程序将任务排入工作队列，kworker 线程忙不过来。常见于有故障或驱动有问题的硬件。
内核任务积压： 内核内部有大量需要延迟处理的任务产生（例如频繁的定时器到期、文件系统操作、块设备操作等）。
内核模块或驱动 Bug： 某个内核模块或设备驱动存在缺陷，导致它向工作队列提交了过多不必要的任务，或者提交的任务陷入了死循环。
特定内核活动： 某些系统级的维护操作（如内存回收、文件系统同步、cgroup 操作）可能短时间内产生较多工作队列任务。

如何排查高 `kworker` CPU 使用率？

定位具体线程： 使用 top 或 htop 找出占用 CPU 最高的 kworker 进程的 PID。
查看调用栈（Stack Trace）：
- 使用 sudo cat /proc/[PID]/stack 查看该 kworker 线程当前正在执行什么内核函数（需要内核支持）。这是最直接的方法。
- 使用 perf 工具进行更详细的分析：
```
sudo perf record -g -p <PID> sleep 10 # 记录10秒该进程的性能数据
sudo perf report # 查看报告，关注热点函数和调用链
```
检查硬件中断： 使用 cat /proc/interrupts 查看是否有特定硬件中断（IRQ）计数异常飙升。这能指向可能有问题的硬件设备。
检查内核日志： 使用 dmesg -T 或 journalctl -k 查看内核日志，寻找与硬件错误、驱动加载失败或内核崩溃相关的信息。
考虑近期变更： 是否更新了内核、驱动或安装了新的硬件？尝试回滚或移除可疑的硬件/驱动。
CPU 亲和性分析： 使用 taskset -pc <PID> 查看该 kworker 绑定在哪个 CPU 上。结合 /proc/interrupts 中该 CPU 的中断情况分析。

总结

kworker 是 Linux 内核不可或缺的后台“勤杂工”，负责异步执行各种延迟任务，保证内核核心路径的效率和响应性。它们本身不是问题，而是系统正常工作的体现。当它们异常忙碌（高 CPU）时，通常是硬件故障、驱动问题或内核 Bug 的信号，需要通过分析调用栈、中断计数和内核日志来定位根本原因。切勿随意杀死 kworker 进程，这可能导致系统不稳定或功能异常。