第一部分移步傳送門召喚！！：http://www.cnblogs.com/lenomirei/p/5562086.html

上回說(shuō)了Linux內(nèi)核實(shí)現(xiàn)中斷會(huì)把中斷分為兩部分進(jìn)行處理，上回講了上部分，這回講下部分的設(shè)計(jì)思路

• 下半部的實(shí)現(xiàn)機(jī)制
• • 軟中斷
  • tasklet：是通過(guò)軟中斷實(shí)現(xiàn)的，但和軟中斷有所不同
  • 工作隊(duì)列

講上面幾個(gè)實(shí)現(xiàn)機(jī)制之前先講一個(gè)古老的方法，現(xiàn)在版本的內(nèi)核雖然已經(jīng)不再食用了，但是思想還在繼續(xù)使用

最早的Linux只提供了“bottom half”這種機(jī)制實(shí)現(xiàn)下半部分，被稱為BH，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單粗暴，設(shè)置一個(gè)全局變量（32位整數(shù)），表示一個(gè)32個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈表隊(duì)列，哪位設(shè)置為1證明哪個(gè)bottom half就可以執(zhí)行了。

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• 軟中斷

第一個(gè)先將軟中斷實(shí)現(xiàn)下半部分機(jī)制，要想將這個(gè)機(jī)制，必須得先說(shuō)明軟中斷的實(shí)現(xiàn)方式，軟中斷實(shí)在編譯期間靜態(tài)分配的，kernel/softirq.c中定義了一個(gè)包含有32個(gè)結(jié)構(gòu)體的數(shù)組static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS]，并且有一個(gè)對(duì)應(yīng)的32位整數(shù)u32 pending，用來(lái)表示每個(gè)軟中斷的狀態(tài)（不要嫌少，一般根本用不了那么多，一般9個(gè)10個(gè)就夠用了，為什么這么少？很少有用軟中斷處理下半部分的，能用tasklet的地方絕不會(huì)使用軟中斷）

把軟中斷放進(jìn)剛才說(shuō)的32個(gè)長(zhǎng)度的結(jié)構(gòu)體數(shù)組中就完成了軟中斷的注冊(cè)，想要執(zhí)行軟中斷必須先標(biāo)記注冊(cè)好的軟中斷，這個(gè)過(guò)程被稱為觸發(fā)軟中斷，通常，中斷處理程序（就是上半部分）會(huì)在返回之前標(biāo)記它的軟中斷，所以不必?fù)?dān)心，然后在合適的時(shí)刻就會(huì)執(zhí)行該軟中斷

合適的時(shí)刻：1.從一個(gè)硬件中斷代碼處返回時(shí)；2.在ksoftirqd內(nèi)核線程中；3.在那些顯示檢查和執(zhí)行待處理的軟中斷的代碼中；

不管是上面哪個(gè)時(shí)刻，軟中斷最終都是會(huì)被執(zhí)行的，調(diào)用do_softirq()該函數(shù)會(huì)循環(huán)遍歷（循環(huán)檢查pending的每一個(gè)位，所以循環(huán)最多只能執(zhí)行32次）

• tasklet

因?yàn)閠akslet是使用軟中斷實(shí)現(xiàn)的，所以tasklet本身就是個(gè)軟中斷，我們是通過(guò)tasklet來(lái)實(shí)現(xiàn)下半部的機(jī)制的，所以在處理方式上和軟中斷十分的相似，tasklet由tasklet結(jié)構(gòu)體表示，每一個(gè)結(jié)構(gòu)體單獨(dú)代表一個(gè)tasklet，它的定義如下

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1 struct tasklet_struct 2 { 3 stauct tasklet_struct *next;//鏈表中的下一個(gè)節(jié)點(diǎn) 4 unsigned long state;//tasklet的狀態(tài) 5 atomic_t count;//引用計(jì)數(shù)器 6 void (*func)(unsigned long);//tasklet處理函數(shù) 7 unsigned long data;//給tasklet處理函數(shù)的參數(shù) 8 };

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其中tasklet的狀態(tài)一共只有三種：0，TASKLET_STATE_SCHED，TASKLET_STATE_RUN，只能在這三種之間取值，0表示啥也沒有等待調(diào)度，SCHED表示已經(jīng)調(diào)度，RUN表示該tasklet正在運(yùn)行。

已經(jīng)被調(diào)度的tasklet結(jié)構(gòu)體存放在兩種單處理器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，分別是tasklet_vec（普通優(yōu)先級(jí)的tasklet）和tasklet_hi_vec（高優(yōu)先級(jí)的tasklet），幾乎沒區(qū)別，只是優(yōu)先級(jí)不一樣，調(diào)度的步驟如下

檢查tasklet的狀態(tài)是否為TASKLET_STATE_SCHED，如果是，就證明不需要調(diào)度了，直接返回

調(diào)用_tasklet_schedule()函數(shù)進(jìn)行調(diào)度

保存中斷狀態(tài)，禁止本地中斷，防止數(shù)據(jù)被其他中斷拿去更改

頭插加入鏈表，就剛才說(shuō)的那兩個(gè)優(yōu)先級(jí)不同的鏈表

喚起tasklet中斷（封裝好的軟中斷）

恢復(fù)中斷并返

運(yùn)行的步驟如下：

禁止中斷，檢測(cè)兩個(gè)鏈表里面有沒有東西

把當(dāng)前處理器的該鏈表設(shè)置為NULL（意思就是我要把鏈表里的東西全弄完，先置成NULL）

允許相應(yīng)中斷

循環(huán)遍歷tasklet鏈表上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)

如果是多處理器系統(tǒng)，查看節(jié)點(diǎn)狀態(tài)如果是RUN就證明在其他處理器上運(yùn)行中，直接跳到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)（因?yàn)橥粫r(shí)間里，相同類型的tasklet只有一個(gè)能執(zhí)行）

如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)不是RUN，就設(shè)置成RUN，以防其他處理器調(diào)用

檢查count是不是0（看看別人是否正在占用）如果不是0則被禁止，跳到下一個(gè)掛起的tasklet去

安全確保，開始執(zhí)行

一直循環(huán)，直到?jīng)]有tasklet了（因?yàn)槲覀儼焰湵碇脼镹ULL了，必須把拿出來(lái)的東西處理完）

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其實(shí)tasklet給人的感覺就是一個(gè)對(duì)軟中斷的封裝的簡(jiǎn)單接口而已。。?

每個(gè)處理器都有一組輔助處理軟中斷（當(dāng)然也就包括tasklet）的內(nèi)核線程，那么什么時(shí)候執(zhí)行這些軟中斷呢，上面在軟中斷部分也闡述了，但是這樣有個(gè)問(wèn)題，那就是軟中斷如果繼續(xù)調(diào)軟中斷，就會(huì)不停的執(zhí)行軟中斷。。這樣在處理器負(fù)載很嚴(yán)重的時(shí)候就不太好了，會(huì)導(dǎo)致用戶空間進(jìn)程饑餓，還有一種方案，那就是并不立即處理軟中斷，而是等待一段時(shí)間，但是在處理器比較閑的時(shí)候這么做很顯然不太好，因?yàn)橥耆梢粤⒓磮?zhí)行你卻讓處理器閑著。作為改進(jìn)，當(dāng)大量軟中斷出現(xiàn)的時(shí)候，內(nèi)核會(huì)喚醒一組內(nèi)核線程來(lái)處理這些負(fù)載，關(guān)鍵來(lái)了，這些帶著軟中斷的線程的優(yōu)先級(jí)會(huì)被設(shè)置到最低的優(yōu)先級(jí)上（nice值取最高為19），這樣的會(huì)在處理器比較忙的時(shí)候，這些軟中斷不會(huì)跟用戶空間進(jìn)程爭(zhēng)奪處理器資源，而且最終一定會(huì)被執(zhí)行，處理器空閑的時(shí)候也可以直接得到運(yùn)行。

• 工作隊(duì)列

工作隊(duì)列是另外一種比較新的將工作推后的形式，和之前的兩種處理方式不同，它會(huì)把工作交給一個(gè)內(nèi)核線程去執(zhí)行，這就意！味！著！是由進(jìn)程上下文來(lái)處理了！就可以睡眠了！！（中斷是不允許睡眠的）所以很簡(jiǎn)單就可以在這兩種方法之間做出選擇。

每一個(gè)處理器都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的工作者線程

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1 struct workqueue_struct 2 { 3 struct cpu_work_queue_struct cpu_wq[NR_CPUS]; 4 struct list_head list; 5 const char *name; 6 int sinqlethread; 7 int freezeable; 8 int rt; 9 };

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1 struct cpu_workqueue_struct 2 { 3 spinlck_t lock;//鎖保護(hù)這種結(jié)構(gòu) 4 struct list_head worklist;//工作列表 5 wait_queue_head_t more_work; 6 struct work_struct *current_struct; 7 struct workqueue_struct *wq;//關(guān)聯(lián)工作隊(duì)列結(jié)構(gòu) 8 task_t *thread;//關(guān)聯(lián)線程 9 };

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表示工作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

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1 struct work_struct 2 { 3 atomic_long_t data; 4 struct list_head entry; 5 work_func_t func; 6 };

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這些工作的結(jié)構(gòu)體被連城鏈表，當(dāng)鏈表上的所有工作都做完了之后，線程就會(huì)休眠

實(shí)現(xiàn)方式也很簡(jiǎn)單，

線程首先把自己設(shè)置為休眠狀態(tài)（只是設(shè)置，并沒有立即進(jìn)入休眠）并把自己加入等待隊(duì)列

如果工作鏈表是空的，就用schedule()調(diào)度函數(shù)進(jìn)入睡眠狀態(tài)

如果鏈表中有對(duì)象，線程就不會(huì)睡眠了，就把自己的狀態(tài)改為TASK_RUNNING，然后從等待隊(duì)列中出來(lái)

如果鏈表非空，執(zhí)行那些被退后的下半部分應(yīng)該干的工作（就是循環(huán)一直找。。。）

來(lái)個(gè)結(jié)構(gòu)圖

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• 下半部機(jī)制的選擇

這三種看上去都不錯(cuò)，那么應(yīng)該怎么選擇呢

如果你對(duì)共享有很高的要求，雖然比較麻煩，但還是使用軟中斷吧，因?yàn)榭梢愿鞣N操作（雖然保障這些很麻煩）

如果你不是對(duì)共享有那么高的要求，推薦使用tasklet，因?yàn)閮煞N同類型的tasklet不能同時(shí)并行

如果你想在進(jìn)程上下文中解決下半部分的問(wèn)題，使用工作隊(duì)列吧，當(dāng)然如果你想睡眠，你也沒得選了

* 全劇終*

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/lenomirei/p/5564131.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux内核实现中断和中断处理（二）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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