什么是中斷下半部?
當產生一個中斷時,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,就應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),內核通過對它的異步執行完成對硬件中斷的即時響應。
中斷處理流程中的另外那一部分,下半部(bottom half)
下半部的任務主要是執行與中斷相關的工作,這些工作沒有被中斷服務程序本身完成。
下半部并不需要指明一個確切時間,只要把這些任務推遲一點,讓它們在系統不太繁忙并且中斷恢復后執行就可以了。
上半部和下半部的主要區別:
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性但是可以延后執行的任務。
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,執行的時候禁止一些或者全部中斷。
下半部分稍后執行,而且執行期間可以響應所有的中斷。
Linux中,對中斷下半部的實現主要有三種:
軟中斷
tasklet
工作隊列
softirq
softirq即軟中斷,代碼位于kernel/softirq.c文件中;
每個軟中斷由softirq_action結構表示:
在softirq.c中定義了一個軟中斷向量數組softirq_vec:
static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS]?__cacheline_aligned_in_smp;??
????enum?? ????{?? ???????HI_SOFTIRQ=0,?/*用于高優先級的tasklet*/?? ???????TIMER_SOFTIRQ,?/*用于定時器的下半部*/?? ???????NET_TX_SOFTIRQ,?/*用于網絡層發包*/?? ???????NET_RX_SOFTIRQ,?/*用于網絡層收報*/?? ???????BLOCK_SOFTIRQ,?? ???????BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ,?? ???????TASKLET_SOFTIRQ,?/*用于低優先級的tasklet*/?? ???????SCHED_SOFTIRQ,?? ???????HRTIMER_SOFTIRQ,?? ???????RCU_SOFTIRQ,?/*?Preferable RCU should always be the last softirq?*/?? ???????NR_SOFTIRQS?? ???};
數組的成員數由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行。
相關接口
注冊軟中斷
void?open_softirq(int?nr,?void?(*action)(struct softirq_action?*))
即注冊對應類型的處理函數到全局數組softirq_vec中。
觸發軟中斷
void?raise_softirq(unsigned?int?nr)
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,對應著某一個軟中斷,某個bit被置位,說明有相應的軟中斷等待處理。
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:
以一個按鍵驅動的中斷處理為例,將按鍵驅動的中斷處理分成上下兩部分:
上半部:讀取鍵值,觸發軟中斷
下半部:喚醒進程
軟中斷的注冊,在驅動的入口函數,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量,如果需要新的軟中斷,盡可能把它們實現為基于軟中斷的tasklet形式。
tasklet
tasklet是利用軟中斷實現的一種下半部機制。
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。它只在那些執行頻率很高和連續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(下半部)
void?my_tasklet_fun?(unsigned?long?data)
2、聲明tasklet
//靜態? DECLARE_TASKLET(my_tasklet,my_tasklet_fun,data);? //動態 Struct??tasklet_struct xxx; tasklet_init(&xxx,tasklet_handler,dev)
3、調度?tasklet
tasklet_schedule(&my_tasklet);
登記my_tasklet, 然后允許系統在合適的時間調度它。
tasklet實例:
以按鍵中斷驅動為例:
先使用DECLARE_TASKLET靜態聲明一個tasklet,指定其下半部函數為btn_tasklet_func,在中斷服務函數(上半部)獲取按鍵值后,調用tasklet_schedule調度。
work queue
work queue即工作隊列,也是中斷下半部的一種。
Work queue將下半部工作推遲給一個內核線程去執行 ——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work queues。否則使用softirq或tasklets.
Work queues適用于需要分配大量的內存,獲得一個信號量,或者執行阻塞的I/O的情況.
工作隊列的相關接口函數:
在使用上,工作隊列與tasklet是類似的:
編輯:黃飛
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