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Linux内核下半部处理之软中断之读书笔记

转载自:http://blog168.chinaunix.net/space.php?uid=25098120&do=blog&id=106813
作为学习笔记,记录之,理解之。
 
 
一、中断处理为什么要下半部?

Linux在中断处理中间中断处理分了上半部和下半部,目的就是提高系统的响应能力和并发能力。通俗一点来讲:当一个中断产生,调用该中断对应的处理程序(上半部)然后告诉系统,对应的后半部可以执行了。然后中断处理程序就返回,下半部会在合适的时机有系统调用。这样一来就大大的减少了中断处理所需要的时间。


二、那些工作应该放在上半部,那些应该放在下半部?
没有严格的规则,只有一些提示:
1、对时间非常敏感,放在上半部。
2、与硬件相关的,放在上半部。
3、不能被其他中断打断的工作,放在上半部。
以上三点之外的,考虑放在下半部。

三、下半部机制在Linux中是怎么实现的?
下半部在Linux中有以下实现机制:
1、BH(在2.5中删除)
2、任务队列(task queue,在2.5删除)
3、软中断(softirq,2.3开始。本文重点)
4、tasklet(2.3开始)
5、工作队列(work queue,2.5开始)

四、软中断是怎么实现的(一下代码出自2.6.32)?
软中断不会抢占另外一个软中断,唯一可以抢占软中断的是中断处理程序。
软中断可以在不同CPU上并发执行(哪怕是同一个软中断)

1、软中断是编译期间静态分配的,定义如下:
struct softirq_action { void (*action)(struct softirq_action *); };
 
/*
 * PLEASE, avoid to allocate new softirqs, if you need not _really_ high  
 *  frequency threaded job scheduling. For almost all the purposes  
 *  tasklets are more than enough. F.e. all serial device BHs et  
 *  al. should be converted to tasklets, not to softirqs.  
 */ 
enum { 
    HI_SOFTIRQ=0
    TIMER_SOFTIRQ
    NET_TX_SOFTIRQ
    NET_RX_SOFTIRQ
    BLOCK_SOFTIRQ
    BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ
    TASKLET_SOFTIRQ
    SCHED_SOFTIRQ
    HRTIMER_SOFTIRQ
    RCU_SOFTIRQ/* Preferable RCU should always be the last softirq */ 
     NR_SOFTIRQS  
};

/* 
 * map softirq index to softirq name. update 'softirq_to_name' in  * kernel/softirq.c when adding a new softirq.  
 */ 
extern char *softirq_to_name[NR_SOFTIRQS];
static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS] __cacheline_aligned_in_smp;

说明:
(1)、软中断的个数书上说是32,看来到这个版本已经发生变化了。
(2)、void (*action)(struct softirq_action *);传递整个结构体指针在于当结构体成员发生变化是,接口不变。

2、系统执行软中断一个注册的软中断必须被标记后才会执行(触发软中断),通常中断处理程序会在返回前标记它的软中断。在下列地方,待处理的软中断会被执行:
(1)、从一个硬件中断代码处返回。
(2)、在ksoftirqd内核线程。
(3)、在那些显示检查和执行待处理的软中断代码中。

ksoftirqd说明:
每个处理器都有一个这样的线程。所有线程的名字都叫做ksoftirq/n,区别在于n,它对应的是处理器的编号。在一个双CPU的机器上就有两个这样的线程,分别叫做ksoftirqd/0和ksoftirqd/1。为了保证只要有空闲的处理器,它们就会处理软中断,所以给每个处理器都分配一个这样的线程。
 
执行软中断的代码如下:
 
asmlinkage void __do_softirq(void)
{
    struct softirq_action *h;
    __u32 pending;
    int max_restart = MAX_SOFTIRQ_RESTART;
    int cpu;

    pending = local_softirq_pending();
    account_system_vtime(current);

    __local_bh_disable((unsigned long)__builtin_return_address(0));
    lockdep_softirq_enter();

    cpu = smp_processor_id();
restart:
    /* Reset the pending bitmask before enabling irqs */
    set_softirq_pending(0);

    local_irq_enable();

    h = softirq_vec;

    do {
        if (pending & 1) {
            int prev_count = preempt_count();
            kstat_incr_softirqs_this_cpu(h - softirq_vec);

            trace_softirq_entry(h, softirq_vec);
            h->action(h);
            trace_softirq_exit(h, softirq_vec);
            if (unlikely(prev_count != preempt_count())) {
                printk(KERN_ERR "huh, entered softirq %td %s %p"
                       "with preempt_count %08x,"
                       " exited with %08x?\n", h - softirq_vec,
                       softirq_to_name[h - softirq_vec],
                       h->action, prev_count, preempt_count());
                preempt_count() = prev_count;
            }

            rcu_bh_qs(cpu);
        }
        h++;
        pending >>= 1;
    } while (pending);

    local_irq_disable();

    pending = local_softirq_pending();
    if (pending && --max_restart)
        goto restart;

    if (pending)
        wakeup_softirqd();

    lockdep_softirq_exit();

    account_system_vtime(current);
    _local_bh_enable();
}

4、软中断处理程序注意
 (1)、软中断处理程序执行的时候,允许响应中断,但自己不能休眠。
(2)、如果软中断在执行的时候再次触发,则别的处理器可以同时执行,所以加锁很关键。
posted on 2011-01-29 21:56 cnmaizi 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏