Linux中断下半部实现的三种方法

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什么是中断下半部

当产生一个中断时，会进入中断处理程序。

但中断处理程序必须快速、异步、简单的对（硬件）做出迅速响应并完成那些时间要求很严格的操作。

因此，对于那些其他的、对时间要求相对宽松的任务，就应该推后到中断被激活以后再去运行。

这样，整个中断处理流程就被分为了两个部分：

第一个部分是中断处理程序(上半部)，内核通过对它的异步执行完成对硬件中断的即时响应。中断处理流程中的另外那一部分，下半部(bottomhalf)下半部的任务主要是执行与中断相关的工作，这些工作没有被中断服务程序本身完成。

下半部并不需要指明一个确切时间，只要把这些任务推迟一点，让它们在系统不太繁忙并且中断恢复后执行就可以了。

上半部和下半部的主要区别：

上半部指的是中断处理程序，下半部则指的是一些虽然与中断有相关性但是可以延后执行的任务。上半部中断不能被相同类型的中断打断，而下半部依然可以被中断打断。通常下半部在中断处理程序一返回就会马上运行。上半部分简单快速，执行的时候禁止一些或者全部中断。下半部分稍后执行，而且执行期间可以响应所有的中断。（Linux）中，对中断下半部的实现主要有三种：

软中断tasklet工作队列sof（ti）rq

softirq即软中断，代码位于kernel/softirq.c文件中；

每个软中断由softirq_（ac）tion结构表示：

在softirq.c中定义了一个软中断向量数组softirq_vec：

stat（ic）structsoftirq_actionsoftirq_vec[NR_SOFTIRQS]__cacheline_aligned_in_smp;enum{HI_SOFTIRQ=0,/*用于高优先级的tasklet*/TIMER_SOFTIRQ,/*用于（定时器）的下半部*/NET_TX_SOFTIRQ,/*用于（网络）层发包*/NET_RX_SOFTIRQ,/*用于网络层收报*/BLOCK_SOFTIRQ,BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ,TASKLET_SOFTIRQ,/*用于低优先级的tasklet*/SCHED_SOFTIRQ,HRTIMER_SOFTIRQ,RCU_SOFTIRQ,/*PreferableRCUshouldalwaysbethelastsoftirq*/NR_SOFTIRQS};数组的成员数由NR_SOFTIRQS决定，是一个枚举常量。

新增一个软中断时，需要在文件include/linux/interrupt.h中添加一个枚举常量。

软中断使用的几个要点：

一个软中断不会抢占另外一个软中断。惟一可以抢占软中断的是中断处理程序。其他的软中断可以在其他（处理器）上同时执行。相关（接口）

注册软中断voidopen_softirq(intnr,void(*action)(structsoftirq_action*))即注册对应类型的处理函数到全局数组softirq_vec中。

触发软中断voidraise_softirq(unsignedintnr)实际上即以软中断类型nr作为偏移量会置位irq_stat[（cpu）_id]的成员变量__softirq_pending.

__softirq_pending字段中的每一个bit，对应着某一个软中断，某个bit被置位，说明有相应的软中断等待处理。

这也是同一类型软中断可以在多个cpu上并行运行的根本原因。

软中断实例

以一个按键驱动的中断处理为例，将按键驱动的中断处理分成上下两部分：

上半部：读取键值，触发软中断下半部：唤醒进程

软中断的注册，在驱动的入口函数，注册软中断：

添加的枚举常量：

可以看到，使用软中断是需要修改内核，添加一个枚举的，有些繁琐。

所以，通常我们不建议擅自增加软中断的数量，如果需要新的软中断，尽可能把它们实现为基于软中断的tasklet形式。

tasklet

tasklet是利用软中断实现的一种下半部机制。

那是用软中断还是tasklet好呢？

选择到底是用软中断还是tasklet其实很简单：

通常你应该用tasklet。就像我们在前面看到的，软中断资源有限，也麻烦，而且软中断的使用者屈指可数。它只在那些执行频率很高和连续性要求很高的情况下才需要。而tasklet却有更广泛的用途。大多数情况下用tasklet效果都不错，而且它们还非常容易使用。因为tasklet是通过软中断实现的，所以它们本身也是软中断。tasklet使用

tasklet的使用步骤如下：

1、编写tasklet处理函数（下半部）

voidmy_tasklet_fun(unsignedlongdata)2、声明tasklet

//静态DECLARE_TASKLET(my_tasklet,my_tasklet_fun,data);//动态Structtasklet_structxxx;tasklet_init("class="hljslessvditor-linenumber">tasklet_schedule(登记my_tasklet,然后允许系统在合适的时间调度它。

tasklet实例

以按键中断驱动为例：

先使用DECLARE_TASKLET静态声明一个tasklet，指定其下半部函数为btn_tasklet_func，在中断服务函数（上半部）获取按键值后，调用tasklet_schedule调度。

w（or）kqueue

workqueue即工作队列，也是中断下半部的一种。

Workqueue将下半部工作推迟给一个内核线程去执行——work总是运行于进程上下文.

两个要点：

如果推迟的工作需要睡眠，则使用workqueues。否则使用softirq或tasklets.Workqueue