RPS和RFS网卡多队列性能调优实践

为了解决LVS ksoftirqd CPU使用率100%导致网卡软中断丢包，我和同事们一起搜索了大量的资料去分析问题，特别是感谢美团技术团队的分享帮助我们快速梳理优化思路，最后明确了如何重构RPS和RFS网卡多队列的优化脚本。个人认为这是一个大家可能普遍会遇到的问题，文章内的分析思路和解决方案未必是最优解，也欢迎各位分享自己的解决方法。

2019年07月03日 - 初稿

阅读原文 - https://wsgzao.github.io/post/rps/

扩展阅读

Redis 高负载下的中断优化 - https://tech.meituan.com/2018/03/16/redis-high-concurrency-optimization.html

我们遇到的问题属于计划外的incident，现象是某产品用户在线率突然降低，LVS Master同时收到CPU High Load告警，检查发现该节点出现网卡大量断开重连和丢包情况，应急切换到LVS Slave也出现上述问题，在排除掉流量异常和外部攻击后选择切换DNS到背后的Nginx Real Servers后服务逐步恢复。

复盘核心原因在于系统初始化时rps优化脚本没有成功执行，这个脚本起初是因为早期DBA团队遇到过CPU负载较高导致网卡异常，这个优化脚本也一直传承至今，却已经没有人知道为什么添加。现在大多数服务器没有执行成功而被大家一直所忽视显然也是post check没有做到位。在早期大家都停留在Bash Shell运维的阶段，没有专职的团队来管理确实容易失控，好在现在可以基于Ansible来做初始化和检查，运维的压力也减轻了一部分。

通过Google搜索相关知识的过程中，我们也发现在不少人都会遇到这样类似的问题。比如这篇文章提到 lvs/irq

lvs 的性能问题，软中断耗尽 CPU 单核后到达处理极限

和华为的工程师们在交换经验的时候对方分享了一个关于RSS和RPS关系图，之后的内容还会引用美团技术团队的分析

我们遇到的情况是缺少可用服务器资源选择把用户外部请求流量和Codis Cache Cluster内部流量临时混在了同一个LVS上，虽然看上去CPU和traffic的整体压力都不算高，但是CPU的处理压力可能恰好集中在了和外网Bond1网卡相同的Core上最后引起了ksoftirqd软中断，而内网Bond0网卡就没有监控到任何丢包。虽然我们也有正常开启 irqbalance ，但不清楚是不是因为受到 cpupower performance 和 NUMA 的影响最后也没能阻止事故的发生，最终的优化方案主要是手动开启RPS和RFS，大致步骤如下：

This document describes a set of complementary techniques in the Linux

networking stack to increase parallelism and improve performance for

multi-processor systems.

The following technologies are described:

https://www.kernel.org/doc/Documentation/networking/scaling.txt

RECEIVE PACKET STEERING (RPS)

Receive Packet Steering (RPS) is similar to RSS in that it is used to direct packets to specific CPUs for processing. However, RPS is implemented at the software level, and helps to prevent the hardware queue of a single network interface card from becoming a bottleneck in network traffic.

RPS has several advantages over hardware-based RSS:

RPS is configured per network device and receive queue, in the /sys/class/net/*device*/queues/*rx-queue*/rps_cpus file, where device is the name of the network device (such as eth0 ) and rx-queue is the name of the appropriate receive queue (such as rx-0 ).

The default value of the rps_cpus file is zero. This disables RPS, so the CPU that handles the network interrupt also processes the packet.

To enable RPS, configure the appropriate rps_cpus file with the CPUs that should process packets from the specified network device and receive queue.

The rps_cpus files use comma-delimited CPU bitmaps. Therefore, to allow a CPU to handle interrupts for the receive queue on an interface, set the value of their positions in the bitmap to 1. For example, to handle interrupts with CPUs 0, 1, 2, and 3, set the value of rps_cpus to 00001111 (1+2+4+8), or f (the hexadecimal value for 15).

For network devices with single transmit queues, best performance can be achieved by configuring RPS to use CPUs in the same memory domain. On non-NUMA systems, this means that all available CPUs can be used. If the network interrupt rate is extremely high, excluding the CPU that handles network interrupts may also improve performance.

For network devices with multiple queues, there is typically no benefit to configuring both RPS and RSS, as RSS is configured to map a CPU to each receive queue by default. However, RPS may still be beneficial if there are fewer hardware queues than CPUs, and RPS is configured to use CPUs in the same memory domain.

RECEIVE FLOW STEERING (RFS)

Receive Flow Steering (RFS) extends RPS behavior to increase the CPU cache hit rate and thereby reduce network latency. Where RPS forwards packets based solely on queue length, RFS uses the RPS backend to calculate the most appropriate CPU, then forwards packets based on the location of the application consuming the packet. This increases CPU cache efficiency.

RFS is disabled by default. To enable RFS, you must edit two files:

/proc/sys/net/core/rps_sock_flow_entries

Set the value of this file to the maximum expected number of concurrently active connections. We recommend a value of 32768 for moderate server loads. All values entered are rounded up to the nearest power of 2 in practice.

/sys/class/net/*device*/queues/*rx-queue*/rps_flow_cnt

Replace device with the name of the network device you wish to configure (for example, eth0 ), and rx-queue with the receive queue you wish to configure (for example, rx-0 ).

Set the value of this file to the value of rps_sock_flow_entries divided by N , where N is the number of receive queues on a device. For example, if rps_flow_entries is set to 32768 and there are 16 configured receive queues, rps_flow_cnt should be set to 2048 . For single-queue devices, the value of rps_flow_cnt is the same as the value of rps_sock_flow_entries .

Data received from a single sender is not sent to more than one CPU. If the amount of data received from a single sender is greater than a single CPU can handle, configure a larger frame size to reduce the number of interrupts and therefore the amount of processing work for the CPU. Alternatively, consider NIC offload options or faster CPUs.

Consider using numactl or taskset in conjunction with RFS to pin applications to specific cores, sockets, or NUMA nodes. This can help prevent packets from being processed out of order.

接收数据包是一个复杂的过程，涉及很多底层的技术细节，但大致需要以下几个步骤：

NIC 在接收到数据包之后，首先需要将数据同步到内核中，这中间的桥梁是 rx ring buffer 。它是由 NIC 和驱动程序共享的一片区域，事实上， rx ring buffer 存储的并不是实际的 packet 数据，而是一个描述符，这个描述符指向了它真正的存储地址，具体流程如下：

当驱动处理速度跟不上网卡收包速度时，驱动来不及分配缓冲区，NIC 接收到的数据包无法及时写到 sk_buffer ，就会产生堆积，当 NIC 内部缓冲区写满后，就会丢弃部分数据，引起丢包。这部分丢包为 rx_fifo_errors ，在 /proc/net/dev 中体现为 fifo 字段增长，在 ifconfig 中体现为 overruns 指标增长。

这个时候，数据包已经被转移到了 sk_buffer 中。前文提到，这是驱动程序在内存中分配的一片缓冲区，并且是通过 DMA 写入的，这种方式不依赖 CPU 直接将数据写到了内存中，意味着对内核来说，其实并不知道已经有新数据到了内存中。那么如何让内核知道有新数据进来了呢？答案就是中断，通过中断告诉内核有新数据进来了，并需要进行后续处理。

提到中断，就涉及到硬中断和软中断，首先需要简单了解一下它们的区别：

当 NIC 把数据包通过 DMA 复制到内核缓冲区 sk_buffer 后，NIC 立即发起一个硬件中断。CPU 接收后，首先进入上半部分，网卡中断对应的中断处理程序是网卡驱动程序的一部分，之后由它发起软中断，进入下半部分，开始消费 sk_buffer 中的数据，交给内核协议栈处理。

通过中断，能够快速及时地响应网卡数据请求，但如果数据量大，那么会产生大量中断请求，CPU 大部分时间都忙于处理中断，效率很低。为了解决这个问题，现在的内核及驱动都采用一种叫 NAPI（new API）的方式进行数据处理，其原理可以简单理解为 中断 + 轮询，在数据量大时，一次中断后通过轮询接收一定数量包再返回，避免产生多次中断。

由于接收来自外围硬件 (相对于 CPU 和内存) 的异步信号或者来自软件的同步信号，而进行相应的硬件、软件处理；发出这样的信号称为进行中断请求 (interrupt request, IRQ)

1.top 按下数字键 1

2.mpstat -P ALL 2

mpstat使用介绍和输出参数详解 - https://wsgzao.github.io/post/mpstat/

RPS指标的意义就是该股的月涨幅超过其他90%的股票的涨幅 一、RPS指标是怎么样的? 比如，如果某个市场共有100只股票，若某个股票的月涨幅在100只股票中排名第10位，那么该股的RPS值就是： (1-10/100)*100=90。 RPS指标的意义就是该股的月涨幅超过其他90%的股票的涨幅。通过这个指标可以轻松地体现个股股价走势在同期市场中的表现相对强弱。RPS的值介于10-100之间，在过去的一年中，所有股票的涨幅排行中，前1%的股票的RPS值为99至100，前2%的股票的RPS值为98至99，以此类推。 二、rps的数学原理是什么？ 欧奈尔RPS指标的标准原始定义请您阅读欧奈尔的《笑傲股市》。欧奈尔RPS指标可能是欧奈尔CANSLIM系统里最难理解的内容。我自己也曾经琢磨研究了很长时间。欧奈尔的股价相对强度RPS，介于1至100之间。过去一年当中全部股票的涨幅排行榜中，前1%的股票的RPS为99至100，前2%的股票的RPS为98至99，依次类推。欧奈尔发现，每年股价表现好的美国上市股票，在股价狂飙前的平均RPS为87。 三、股票的rps值选股意义 1、欧奈尔RPS曲线的标准定义为一年的时间，也就是250个交易日的RPS，当然时间周期是可以自己定义调整。 2、RPS指标的意义就是该股的月涨幅超过其他90%的股票的涨幅。通过这个指标可以轻松地体现个股股价走势在同期市场中的表现相对强弱。 四、股票的rps值计算公式 RPS里一个核心的公式是EXTRS:(C-REF(C，N))/REF(C，N)这个公式的具体意思是该股票(收盘价-N日前的收盘价)/N日前的收盘价，N为自行设置的时间周期。随后将市场内的股票（一般剔除次新股，因为新股上市一般都是连续涨停，如果纳入容易导致指标失真）按照N日的周期进行排序，RPS越高代表着在N日周期内，该股票的涨幅就排在市场的最前列。

如果按电压等级分的话，有高压熔断器，低压熔断器

按安装条件分，有户内和户外，

按照外形分，有螺旋式，跌落式等

主要的材料有绝缘材料，一般为陶瓷，纸管（用于跌落式熔断器），

导电材料，一般为铜

熔体材料，有铜丝，或者铅锑合金

下面是介绍保险丝的文字，不是原创，

保险丝的基本知识

何谓保险丝其作用是什么？

保险丝也被称为熔断器， IEC127 标准将它定义为“ 熔断体

（fuse-link)”。它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器

元件。保险丝的作用是：当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断

升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器

件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了保险丝，

那么，保险丝就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身

熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。

最早的保险丝于一百多年前由爱迪生发明，由于当时的工业技术

不发达白炽灯很贵重，所以，最初是将它用来保护价格昂贵的白炽灯。

保险丝的工作原理是怎样的？

我们都知道，当电流流过导体时，因导体存在一定的电阻，所以

导体将会发热。且发热量遵循着这个公式：Q=0.24I2RT；其中Q 是发

热量，0.24 是一个常数，I 是流过导体的电流，R 是导体的电阻，T

是电流流过导体的时间；依此公式我们不难看出保险丝的简单的工作

原理了。一旦制作保险丝的材料及其形状确定了，其电阻R 就相对确

定了（若不考虑它的电阻温度系数）。当电流流过它时，它就会发热，

随着时间的增加其发热量也在增加。电流与电阻的大小确定了产生热量

的速度，保险丝的构造与其安装的状况确定了热量耗散的速度，若产

生热量的速度小于热量耗散的速度时，保险丝是不会熔断的。若产生

热量的速度等于热量耗散的速度时，在相当长的时间内它也不会熔

断。若产生热量的速度大于热量耗散的速度时，那么产生的热量就会

越来越多。又因为它有一定比热及质量，其热量的增加就表现在温度

的升高上，当温度升高到保险丝的熔点以上时保险丝就发生了熔断。

这就是保险丝的工作原理。从这个原理中应该知道，在设计制造保险

丝时必须认真地研究所选材料的物理特性，并确保它们有一致几何尺

寸。因为这些因素对保险丝能否正常工作起到了致关重要的作用。同样，

您在使用它的时候，一定要正确地安装它。

保险丝的构造如何？各有什么功效？又有什么要求？

一般保险丝由三个部分组成：一是熔体部分，它是保险丝的核心，

熔断时起到切断电流的作用，同一类、同一规格保险丝的熔体，材质

要相同、几何尺寸要相同、电阻值尽可能地小且要一致，最重要的是

熔断特性要一致；二是电极部分，通常有两个，它是熔体与电路联接

的重要部件，它必须有良好的导电性，不应产生明显的安装接触电阻；

三是支架部分，保险丝的熔体一般都纤细柔软的，支架的作用就是将

熔体固定并使三个部分成为刚性的整体便于安装、使用，它必须有良

好的机械强度、绝缘性、耐热性和阻燃性，在使用中不应产生断裂、

变形、燃烧及短路等现象；电力电路及大功率设备所使用的保险丝，

不仅有一般保险丝的三个部分，而且还有灭弧装置，因为这类保险丝

所保护的电路不仅工作电流较大，而且当熔体发生熔断时其两端的电

压也很高，往往会出现熔体已熔化（熔断）甚至已汽化，但是电流并

没有切断，其原因就是在熔断的一瞬间在电压及电流的作用下，保险

丝的两电极之间发生拉弧现象。这个灭弧装置必须有很强的绝缘性与

很好的导热性，且呈负电性。石英砂就是常用的灭弧材料。

另外，还有一些保险丝有熔断指示装置，它的作用就是当保险丝

动作（熔断）后其本身发生一定的外观变化，易于被维修人员发现，

例如：发光、变色、d出固体指示器等。

保险丝有哪些种类？

按保护形式分，可分为：过电流保护与过热保护。用于过电流保

护的保险丝就是平常说的保险丝（也叫限流保险丝）。用于过热保护

的保险丝一般被称为“ 温度保险丝”。温度保险丝又分为低熔点合金

形与感温触发形还有记忆合金形等等。温度保险丝是防止发热电器或

易发热电器温度过高而进行保护的，例如：电吹风、电熨斗、电饭锅、

电炉、变压器、电动机等等；它响应于用电电器温升的升高，不会理

会电路的工作电流大小。其工作原理不同于“限流保险丝”。

按使用范围分，可分为：电力保险丝、机床保险丝、电器仪表保

险丝（电子保险丝）、汽车保险丝。

按体积分，可分为：大型、中型、小型及微型。

按额定电压分，可分为：高压保险丝、低压保险丝和安全电压保

险丝。

按分断能力分，可分为：高、低分断能力保险丝。

按形状分，可分为：平头管状保险丝（又可分为内焊保险丝与外

焊保险丝）、尖头管状保险丝、铡刀式保险丝、螺旋式保险丝、插片

式保险丝、平板式保险丝、裹敷式保险丝、贴片式保险丝。

按熔断速度分，可分为：特慢速保险丝（一般用TT 表示）、慢速

保险丝（一般用T 表示）、中速保险丝（一般用M 表示）、快速保险

丝（一般用F 表示）、特快速保险丝（一般用FF 表示）。

按标准分，可分为：欧规保险丝（VDE）、美规保险丝（UL）、日

规保险丝（PSE）。

慢速保险丝是怎样一回事？

慢速保险丝也叫延时保险丝，它的延时特性表现在电路出现非故

障脉冲电流时保持完好而能对长时间的过载提供保护。有些电路在开

关瞬间的电流大于几倍正常工作电流，尽管这种电流峰值很高，但是

它出现的时间很短，我们称它为脉冲电流也有称它为冲击电流或叫它

为浪涌电流。普通的保险丝是承受不了这种电流的，这样的电路中若

使用的是普通保险丝恐怕就无法正常开机了，若使用更大规格的保险

丝，那么当电路过载时又得不到保护。延时保险丝的熔体经特殊加工

而成，它具有吸收能量的作用，调整能量吸收量就能使它即可以抗住

冲击电流又能对过载提供保护。标准对延时特性都有规定，若标准的

规定特性无法满足要求时，可与制造商联系以得到解决。

保险丝的额定电流是否就是使保险丝熔断的电流？

不是。应该仅将它看成是一种规格的标称，而流过保险丝的电流

大到何种地步、何时熔断这在保险丝产品标准中对它有详细的规定，

又因标准的不同而规定有所不同。保险丝有一个“熔断系数”其值大

于“1”（一般在1.1 至1.5 之间），它是“常规不熔断电流”与“额

定电流”的比值。由此可以看出，即使流过保险丝的电流大于它的额

定电流而未超过常规不熔断电流，保险丝也不应该发生熔断现象。

如何理解保险丝的额定电压？

保险丝熔断与否取决于流过它的电流的大小，与电路的工作电压

无关。保险丝的额定电压是从安全使用保险丝角度提出的，它是保险

丝处于安全工作状态所安置的电路的最高工作电压。这说明保险丝只

能安置在工作电压小于等于保险丝额定电压的电路中。只有这样保险

丝才能安全有效地工作，否则，在保险丝熔断时将会出现持续飞弧和

被电压击穿而危害电路的现象。

保险丝的电压降说明了什么？

保险丝的电压降是保险丝在额定电流条件下，其两端的电压降。

它反映了保险丝的内阻，其值不应过大。若将内阻（电压降）过大的

保险丝安装在电路中，它将影响电路的系统参数，使得电路不能正常

工作。标准对电压降不仅有其值的上限规定，而且对其一致性也作了

规定。

研究保险丝的温升有何意义？

保险丝的温升是指保险丝中流过1.1 倍（110%）额定电流时，保

险丝的温度上升值，即实测温度减去环境温度的值。UL 标准将其上

限规定在75℃ 。因为保险丝的熔体对温度较为敏感，在一定高的温

度长时间的作用下，它的熔点及阻抗将发生变化，这种变化会影响保

险丝的准确性。这就是通常说的保险丝老化。老化的保险丝使用于电

路中是非常危险的，所以，我们在制作和使用保险丝时都应该注重保

险丝的温升。同理，我们也应该注意到，即使经过长时间使用的保险

丝未发生熔断，它也有可能已经老化了，此时最好进行更换。

保险丝的分断能力是什么意思？

当介于常规不熔断电流与相关标准规定的额定分断能力（的电

流）之间的电流作用于保险丝时，保险丝应能满意地动作，而且不会

危及周围环境。保险丝被安置的电路的预期故障电流必须小于标准规

定的额定分断能力电流，否则，当故障发生保险丝熔断时会出现持续

飞弧、引燃、保险丝烧毁、连同接触件一起熔融、保险丝标记无法辨

认等现象。当然，劣质保险丝的分断能力达不到标准规定的要求，使

用时同样会发生上述的危害。

保险丝的选用

为便于用户针对所需保护的元件、电路或设备选用合适的保险丝管，

特制定本指南。保险丝管的选用可依以下流程：

需考虑因素根据整机所需的安全认证决定保险丝管的安全认证，在此

保险丝管可初步决定为IEC 规格或UL 规格。

1、 设计时电路中空间的限制。

2、 安装方式。

额定电压应大于等于有效的电路电压，分断能力应大于电路中的

最大故障电流。整机开关时电路中是否存在起动电流，起动电流在某

些电路中是正常的，这种场合应使用延时型和中等延时型保险丝管。

保险丝管必须切断的电流及持续时间（该条件由设计人员依具体

电路的保护需求而定）。参考相应型号的I-T 曲线，取满足要求的最

大额定电流作为上限值A1。

1，通过保险丝管的稳定电流（依具体电路而定）。

2，IEC 规格及UL 规格保险丝的额定电流的差别，详见“稳定电流”。

3，环境温度对保险丝管承载能力的影响，详见“环境温度”。

4，脉冲（冲击电流，浪涌电流，起动电流及电流瞬变值）对保险丝

管寿命的影响，详见“脉冲”。

5，起动电流及持续时间与相应型号的I—T 曲线比较。

综合考虑以上五个因素后，选出满足要求的最小额定电流作为下限

A2。

综合考虑以上因素后，选出最合适的型号及额定电流。

当A1>A2 时，则选额定电流为A2 的相应型号保险丝管。

当A1≤A2 时，则选额定电流为A1 的相应型号保险丝管。

样品应在实际电路中试运行

保险丝选用流程：

开始→安全认证→形状尺寸→额定电压→分断能力→初步选择

型号→决定额定电流上限A1→决定额定电流下限A2→ 具体的型号及

电流→测试→结束。

稳态电流

在实际应用中和实验室之间有不同的条件如：

A、有时使用保险丝盒；

B、电路中的电线横截面积；

C、保险丝管夹的接触电阻，等。

考虑到以上因素，故在25℃条件下所选用的保险丝管应满足如下条

件才可使得保险丝管持续可靠地工作：

IEC 规格：保险丝管的额定电流In=稳态电流/0.9

UL 规格：保险丝管的额定电流In=稳态电流/0.75

环境温度

保险丝管的电流承载能力测试是在环境温度25℃条件下进行的，

而保险丝管的电流承载能力是受环境温度影响的，环境温度越高，保

险丝管的寿命越短，承载能力就越低。所以选用保险丝管时应考虑保

险丝管周边的环境温度，环境温度对各类保险丝管承载能力的影响如

下图所示：

(II)表示环境温度对快速熔断型及绕线型保险丝管承载能力及

5In 熔断时间的影响

脉冲

脉冲产生热循环，从而产生机械疲劳影响保险丝管寿命。设计

时应使脉冲I2T 远远小于保险丝管标称熔化热能I2T 。保险丝管寿

命（可承受的脉冲循环次数）与U（U=脉冲I2T 值与保险丝管I2T 值

之比率）的关系参照表1。本目录提供的各种规格的保险丝管熔化热

能I2T 可供参考，表2 提供各种典型脉冲波形的I2T 值近似计算公式：

可承受脉冲次数 U( 比率)

100,000 次 20%

10,000 次 30%

1,000 次 40%

注：脉冲间隔时间必须足够长才可使前一脉冲产生的热

量散失。

可恢复保险丝常识

聚合物自复保险丝的工作原理是什么？

聚合物自复保险丝由聚合物基体及使其导电的碳黑粒子组成。由于聚

整理：电子标准网http://dzbz.zj.com/

合物自复保险丝为导体，其上会有电流通过。当有过电流通过聚合物

自复保险丝时，产生的热量（为I2R）将使其膨胀。从而碳黑粒子将

分开、聚合物自复保险丝的电阻将上升。这将促使聚合物自复保险丝

更快的产生热、膨胀得更大，进一步使电阻升高。当温度达到125°C

时，电阻变化显著，从而使电流明显减小。此时流过聚合物自复保险

丝的小电流足以使其保持在这个温度和处于高阻状态。当故障清除

后，聚合物自复保险丝收缩至原来的形状重新将碳黑粒子联结起来，

从而降低电阻至具有规定的保持电流这个水平。上述过程可循环多

次。

Rmin, Rmax 与R1max 的区别？

Rmin 为ANDU 公司提供的聚合物自复保险丝规定具有的最低电阻，这

个电阻决定了聚合物自复保险丝最低的动作电流。Rmax 为ANDU 公司

提供的聚合物自复保险丝规定具有的最高电阻。R1max 为聚合物自复

保险丝动作后应该达到的最大电阻，其阻值决定了聚合物自复保险丝

最大保持电流。当聚合物自复保险丝动作以后，由ANDU 公司提供的

电阻其阻值（大于或等于Rmin 而小于或等于Rmax）将上升至小于或

等于R1max

聚合物自复保险丝上会有多大电压降？

这依赖于具体电路。一般来讲，如果知道电阻和平衡状态的电流，电

压降便可以计算出来。对于聚合物自复保险丝的最大电压降采用阻值

R1max 进行计算；典型压降可以采用阻值 Rmax 或者在Rmax 未提供的

情况下采用 Rmin 与 R1max 的平均值。如果Iop 为正常工作电流， Rps

为聚合物自复保险丝的电阻(R1max、（ Rmax 或 （Rmin + R1max）

/2）)，则电路中聚合物自复保险丝上的电压降为：Vdrop = Iop x Rps

可以将聚合物自复保险丝串联起来应用吗？

这样无实际意义。因为总有一个会最先动作，其它的对电路起不到保

护作用。

聚合物自复保险丝动作状态的电阻如何计算？

聚合物自复保险丝动作状态的电阻依赖于具体的种类及其上的电压

与功率。可用如下公式计算：Rt = V2/Pd?

在最大电压与冲击电流下聚合物自复保险丝能动作多少次？

每种聚合物自复保险丝都有一特定的工作电压、承受特定的冲击电

流。UL 规定聚合物自复保险丝必须在动作6，000 次后仍能表现出PTC

效应。对应用于通讯设备上的SN/SF 聚合物自复保险丝规定了在最大

电压下，少则十几次多达上百次动作后其各种性能参数仍在原有范围

内。设计师们应该认识到这一点：聚合物自复保险丝是用来进行保护

的，而不是用在将其不停的动作动作视为正常工作状态的场合。

聚合物自复保险丝动作后多快能复原？

聚合物自复保险丝动作后复原到其低电阻状态所用时间受如下因素

的影响：聚合物自复保险丝的种类；如何被贴装或固定；环境温度；

动作的内因与持续的时间。一般说来，尽管有许多会在几秒钟内复原，

但是大多数聚合物自复保险丝会在几分钟内复原。

聚合物自复保险丝在动作状态下能停留多长时间而不损坏？

UL 规定聚合物自复保险丝必须在最大电压下停留1000 小时而不丧失

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其PTC 特性。聚合物自复保险丝在动作状态下所处的时间愈长愈有可

能其电阻值不能复原，由此可能不会符合其初始定义。每种聚合物自

复保险丝所能停留的时间随故障事件和类型而不同。

聚合物自复保险丝能按阻值进行分档吗？

我们有些聚合物自复保险丝是按阻值进行分档然后提供给用户的。主

要应用于通讯领域的聚合物自复保险丝， 例如SF250, SD250 和

SF600。

对聚合物自复保险丝进行封装有何影响？

一般说来，尽管有些用户成功地对聚合物自复保险丝进行了封装，还

是不提倡。在封装时一定要注意材料的选择与弯曲封装的方法。如果

封装材料太硬将不允许聚合物自复保险丝按设计要求进行膨胀，从而

使其不能按设计要求进行工作。即使封装材料软，聚合物自复保险丝

的传热特性也会受到影响，使聚合物自复保险丝与设计要求表现不

同。

压力对聚合物自复保险丝有何影响？

压力会影响聚合物自复保险丝的电性能。如果在动作过程中压力太大

限制了聚合物自复保险丝的膨胀，聚合物自复保险丝便不会按规定的

进行动作.

由一个样品的外表如何确定聚合物自复保险丝的种类？

绝大多数聚合物自复保险丝会印有商标标识与型号。在产品说明书中

列出了各种标准聚合物自复保险丝产品型号。

聚合物自复保险丝工作的最高环境温度是多少?

对处于工作状态下的聚合物自复保险丝依赖于产品种类。对于我们的

大多数产品来说，这个范围可达85°C，有些可高达125°C（如SN/SF），

也有低至70°C 的（LP-CW）。在非工作状态下的聚合物自复保险丝

有些能耐较短时间的回流焊温度(LP-SM, LP-MSM, SD)。

聚合物自复保险丝可以自复吗？怎样自复？有多快？

可以，一旦过失事件被清除，聚合物自复保险丝有机会冷却，它便会

自复。冷却使得碳黑粒子接触、重新联结，从而降低电阻。通常，使

聚合物自复保险丝冷却的方法是切断被保护设备的能量供应，切断过

失电流从而允许聚合物自复保险丝冷却。聚合物自复保险丝应该与同

样能够自复的双金属器件区分开来。即使过失事件没有被清除，典型

的双金属器件也会自复，从而在过失事件与可能损坏设备的被保护状

态之间转换。聚合物自复保险丝则会一直处于高阻状态直到过失事件

被清除。聚合物自复保险丝自复到低阻状态需要的时间依赖于大量因

素：聚合物自复保险丝的种类；如何被贴装或固定；环境温度；动作

的内因与持续的时间.一般说来，尽管有许多会在几秒钟内复原，但

是大多数聚合物自复保险丝会在几分钟内复原.

聚合物自复保险丝能够进行状态转变吗？怎样才能保持状态不变？

故障事件未被排除时，聚合物自复保险丝不会在正常与动作状态间进

行转变。聚合物自复保险丝动作时，其电阻从低到高，在高阻状态时，

微量的故障电流依然存在。这种小的故障电流足以使其保持在高阻状

态。当故障被清除时，聚合物自复保险丝才能被冷却回到低阻状态.

IH 与IT 的区别是什么？为什么会有不同？

IH 为静止空气中不触发电阻突越的最高电流（依产品不同温度可从

20°C 到25°C）， 即在室温下的最高工作电流。IT 为静止空气中聚

合物自复保险丝动作时的最小电流（依产品不同温度可从20°C 到

25°C） ，即室温下的最小故障电流。对大多数我们的产品来说，IT

与IH 之比为2：1，对某些产品也可能低至1.7：1，还有些则可能高

达3：1。材料和生产方法的不同以及动作后电阻的变化将决定这个

比值。

聚合物自复保险丝什么情况下自复？

聚合物自复保险丝自复是电流、电压和温度的函数。聚合物自复保险

丝经常会在温度低至90°C 以下时开始自复（可以这样讲低于聚80°C

合物自复保险丝已经自复了）

聚合物自复保险丝与普通保险丝以及其它电路保护装置的区别在哪

里？聚合物自复保险丝怎样与可承载过压装置一起保护电路?

聚合物自复保险丝与普通保险丝最明显的区别在于其可自复的特性。

尽管两者都能提供过流保护，但是聚合物自复保险丝可以提供很多次

过流保护而普通保险丝一旦熔断，必须更换以使电路正常工作。聚合

物自复保险丝的表现有些类似于时间延迟保险丝，两者都需将自身的

散热考虑进去，但是聚合物自复保险丝不象时间延迟保险丝按照I2t

进行散热，因为聚合物自复保险丝在开始阶段并没有工作。聚合物自

复保险丝与双金属片的区别不在于可自复性，双金属片当故障仍然存

在时便可自复。当其动作时产生较大的电压并将可能损坏设备的故障

重新接通。聚合物自复保险丝会一直处于高电阻状态直至故障被排

除。聚合物自复保险丝与陶瓷自复保险丝的区别在于它们的初始电阻,

对故障的反应时间以及尺寸大小。两者都属自复型，但与具有相同保

持电流的陶瓷自复保险丝相比，聚合物自复保险丝由于尺寸更小其动

作更快。聚合物自复保险丝与可承载过压装置联合使用通常应用于通

讯领域。对于许多故障事件，可控硅、气体放电管或二极管等可承载

过压装置能够提供保护。聚合物自复保险丝在某些故障事件中可以保

护这些过压保护装置，当然聚合物自复保险丝还可以提供过流保护。

聚合物自复保险丝动作时要膨胀，自复时是否会回到原来的状态？

处于动作状态的聚合物自复保险丝要膨胀，冷却自复后会回到原来的

大小和形状。其电阻值尽管不会回到原来的值但会回到一个符合其定

义的值。

聚合物自复保险丝最高能达到多少温度？

聚合物自复保险丝表面最高温度可达150°C， 但是典型表面温度是

110°C.

保险丝的选择涉及下列因素：

1. 正常工作电流。

2 .施加在保险丝上的外加电压。

3 .要求保险丝断开的不正常电流。

4 .允许不正常电流存在的最短和最长时间。

5 .保险丝的环境温度。

6 .脉冲、冲击电流、浪涌电流、启动电流和电路瞬变值。

7 .是否有超出保险丝规范的特殊要求。

8 .安装结构的尺寸限制。

9 .要求的认证机构。

10.保险丝座件：保险丝夹、安装盒、面板安装等。

下面把保险丝选型中常见的参数和术语作一些说明。

正常工作电流：在25℃条件下运行，保险丝的电流额定值通常要

减少25%以避免有害熔断。大多数传统的保险丝其采用的材料具有较

低的熔化温度。因此，该种保险丝对环境温度的变化比较敏感。例如

一个电流额定值为10A 的保险丝通常不能在25℃环境温度下大于

7.5A 的电流运行。

电压额定值：保险丝的电压额定值必须等于或大于有效的电路电

压。一般标准电压额定值系列为32V、125V、250V、600V。

电阻：保险丝的电阻在整个电路中并不十分重要。但对于安培数

小于1 的保险丝的电阻会有几个欧姆，所以在低电压电路中采用保险

丝时应考虑这个问题。大部分的保险丝是用正温度系数材料制成，所

以也有冷电阻和热电阻之分。

环境温度：保险丝的电流承载能力，其实验是在环境温度为25℃

情况下进行的，这种实验受环境温度变化的影响。环境温度越高，保

险丝的工作温度就越高，其保险丝的电流承载能力就越低，寿命也就

越短。相反，在较低的温度下允许会延长保险丝的寿命。

熔断额定容量：也称为致断容量。熔断额定容量是保险丝在额定

电压下能够确实熔断的最大许可电流。短路时，保险丝中会多次通过

比正常工作电流大的瞬间过载电流。安全运行时要求保险丝保持完整

的状态（无爆裂或断裂）。

保险丝性能：保险丝的性能是指保险丝对各种电流负荷做出反应

的迅速程度。保险丝按性能常分为正常响应、延时断开、快动作和电

流限制四种类型。

有害断路：常常是由于对所设计的电路分析不完整造成的。在前

面所列出的保险丝选择所涉及的所有因素中，必须特别注意正常工作

电流、环境温度和过载量。在使用时，不能只根据正常工作电流和环

境温度来选择保险丝，还要注意其他使用条件。例如，造成常规电源

有害断路的一种常见原因就是没有充分考虑保险丝的公称熔化热能

的额定值，它也必须满足由电源平滑滤波的输入电容器产生的浪涌电

流对保险丝提出的要求。如果要保险丝安全可靠工作，那么要选用保

险丝的熔化热能不大于该保险丝公称溶化热能额定值的20%。

公称溶化热能：就是指熔化溶断部件所需的能量，用I2 t 表示，读

为“安培平方秒”。一般在权威认证机构，都要进行熔化热能测试：

给保险丝施加一个电流增量并测量融化发生的时间，如果在约0.008

秒或更长的时间内不发生融化，那么就增加脉冲电流的强度。重复进

行实验直到保险丝的熔断时间在0.008 秒以内。这一测试的目的是确

保所产生的热能没有足够的时间从保险丝部件通过热传导跑掉，也就

是说，全部热能用于溶断保险丝。

因此，选用保险丝时，除了考虑前面所说的正常工作电流、减少

额定值、环境温度外，还要考虑I2 t 值。另外还要注意：由于大多数

保险丝有焊接接头，因此在焊接这些保险丝时要特别小心。因为焊接

热量过多会使保险丝内的焊料回流而改变它的额定值。保险丝类似于

半导体的热敏元件，因此，在焊接保险丝时最好采用吸热装置。

如果觉得不满意可以查电工手册

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