Linux中斷下半部實現(xiàn)的三種方法

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什么是中斷下半部

當產(chǎn)生一個中斷時，會進入中斷處理程序。

但中斷處理程序必須快速、異步、簡單的對（硬件）做出迅速響應(yīng)并完成那些時間要求很嚴格的操作。

因此，對于那些其他的、對時間要求相對寬松的任務(wù)，就應(yīng)該推后到中斷被激活以后再去運行。

這樣，整個中斷處理流程就被分為了兩個部分：

第一個部分是中斷處理程序(上半部)，內(nèi)核通過對它的異步執(zhí)行完成對硬件中斷的即時響應(yīng)。中斷處理流程中的另外那一部分，下半部(bottomhalf)下半部的任務(wù)主要是執(zhí)行與中斷相關(guān)的工作，這些工作沒有被中斷服務(wù)程序本身完成。

下半部并不需要指明一個確切時間，只要把這些任務(wù)推遲一點，讓它們在系統(tǒng)不太繁忙并且中斷恢復(fù)后執(zhí)行就可以了。

上半部和下半部的主要區(qū)別：

上半部指的是中斷處理程序，下半部則指的是一些雖然與中斷有相關(guān)性但是可以延后執(zhí)行的任務(wù)。上半部中斷不能被相同類型的中斷打斷，而下半部依然可以被中斷打斷。通常下半部在中斷處理程序一返回就會馬上運行。上半部分簡單快速，執(zhí)行的時候禁止一些或者全部中斷。下半部分稍后執(zhí)行，而且執(zhí)行期間可以響應(yīng)所有的中斷。（Linux）中，對中斷下半部的實現(xiàn)主要有三種：

軟中斷tasklet工作隊列sof（ti）rq

softirq即軟中斷，代碼位于kernel/softirq.c文件中；

每個軟中斷由softirq_（ac）tion結(jié)構(gòu)表示：

在softirq.c中定義了一個軟中斷向量數(shù)組softirq_vec：

stat（ic）structsoftirq_actionsoftirq_vec[NR_SOFTIRQS]__cacheline_aligned_in_smp;enum{HI_SOFTIRQ=0,/*用于高優(yōu)先級的tasklet*/TIMER_SOFTIRQ,/*用于（定時器）的下半部*/NET_TX_SOFTIRQ,/*用于（網(wǎng)絡(luò)）層發(fā)包*/NET_RX_SOFTIRQ,/*用于網(wǎng)絡(luò)層收報*/BLOCK_SOFTIRQ,BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ,TASKLET_SOFTIRQ,/*用于低優(yōu)先級的tasklet*/SCHED_SOFTIRQ,HRTIMER_SOFTIRQ,RCU_SOFTIRQ,/*PreferableRCUshouldalwaysbethelastsoftirq*/NR_SOFTIRQS};數(shù)組的成員數(shù)由NR_SOFTIRQS決定，是一個枚舉常量。

新增一個軟中斷時，需要在文件include/linux/interrupt.h中添加一個枚舉常量。

軟中斷使用的幾個要點：

一個軟中斷不會搶占另外一個軟中斷。惟一可以搶占軟中斷的是中斷處理程序。其他的軟中斷可以在其他（處理器）上同時執(zhí)行。相關(guān)（接口）

注冊軟中斷voidopen_softirq(intnr,void(*action)(structsoftirq_action*))即注冊對應(yīng)類型的處理函數(shù)到全局數(shù)組softirq_vec中。

觸發(fā)軟中斷voidraise_softirq(unsignedintnr)實際上即以軟中斷類型nr作為偏移量會置位irq_stat[（cpu）_id]的成員變量__softirq_pending.

__softirq_pending字段中的每一個bit，對應(yīng)著某一個軟中斷，某個bit被置位，說明有相應(yīng)的軟中斷等待處理。

這也是同一類型軟中斷可以在多個cpu上并行運行的根本原因。

軟中斷實例

以一個按鍵驅(qū)動的中斷處理為例，將按鍵驅(qū)動的中斷處理分成上下兩部分：

上半部：讀取鍵值，觸發(fā)軟中斷下半部：喚醒進程

軟中斷的注冊，在驅(qū)動的入口函數(shù)，注冊軟中斷：

添加的枚舉常量：

可以看到，使用軟中斷是需要修改內(nèi)核，添加一個枚舉的，有些繁瑣。

所以，通常我們不建議擅自增加軟中斷的數(shù)量，如果需要新的軟中斷，盡可能把它們實現(xiàn)為基于軟中斷的tasklet形式。

tasklet

tasklet是利用軟中斷實現(xiàn)的一種下半部機制。

那是用軟中斷還是tasklet好呢？

選擇到底是用軟中斷還是tasklet其實很簡單：

通常你應(yīng)該用tasklet。就像我們在前面看到的，軟中斷資源有限，也麻煩，而且軟中斷的使用者屈指可數(shù)。它只在那些執(zhí)行頻率很高和連續(xù)性要求很高的情況下才需要。而tasklet卻有更廣泛的用途。大多數(shù)情況下用tasklet效果都不錯，而且它們還非常容易使用。因為tasklet是通過軟中斷實現(xiàn)的，所以它們本身也是軟中斷。tasklet使用

tasklet的使用步驟如下：

1、編寫tasklet處理函數(shù)（下半部）

voidmy_tasklet_fun(unsignedlongdata)2、聲明tasklet

//靜態(tài)DECLARE_TASKLET(my_tasklet,my_tasklet_fun,data);//動態(tài)Structtasklet_structxxx;tasklet_init("class="hljslessvditor-linenumber">tasklet_schedule(登記my_tasklet,然后允許系統(tǒng)在合適的時間調(diào)度它。

tasklet實例

以按鍵中斷驅(qū)動為例：

先使用DECLARE_TASKLET靜態(tài)聲明一個tasklet，指定其下半部函數(shù)為btn_tasklet_func，在中斷服務(wù)函數(shù)（上半部）獲取按鍵值后，調(diào)用tasklet_schedule調(diào)度。

w（or）kqueue

workqueue即工作隊列，也是中斷下半部的一種。

Workqueue將下半部工作推遲給一個內(nèi)核線程去執(zhí)行——work總是運行于進程上下文.

兩個要點：

如果推遲的工作需要睡眠，則使用workqueues。否則使用softirq或tasklets.Workqueue