中断中为何不能使用信号量，中断上下文为何不能睡眠

1、中断中为何不能使用信号量？

答： 信号量会导致睡眠。

 

2、中断上下为何不能睡眠？

以下为转载： http://blog.chinaunix.NET/uid-7332782-id-3213376.html

 

中断发生以后，CPU跳到内核设置好的中断处理代码中去，由这部分内核代码来处理中断。这个处理过程中的上下文就是中断上下文。 

     为什么可能导致睡眠的函数都不能在中断上下文中使用呢？ 首先睡眠的含义是将进程置于“睡眠”状态，在这个状态的进程不能被调度执行。然后，在一定的时机，这个进程可能会被重新置为“运行”状态，从而可能被调度执行。 可见，“睡眠”与“运行”是针对进程而言的，代表进程的task_struct结构记录着进程的状态。内核中的“调度器”通过task_struct对进程进行调度。 
     但是，中断上下文却不是一个进程，它并不存在task_struct，所以它是不可调度的。所以，在中断上下文就不能睡眠。 

     那么，中断上下文为什么不存在对应的task_struct结构呢？ 
     中断的产生是很频繁的（至少每毫秒（看配置，可能10毫秒或其他值）会产生一个时钟中断），并且中断处理过程会很快。如果为中断上下文维护一个对应的task_struct结构，那么这个结构频繁地分配、回收、并且影响调度器的管理，这样会对整个系统的吞吐量有所影响。 

     但是在某些追求实时性的嵌入式linux中，中断也可能被赋予task_struct结构。这是为了避免大量中断不断的嵌套，导致一段时间内CPU总是运行在中断上下文，使得某些优先级非常高的进程得不到运行。这种做法能够提高系统的实时性，但是代价中吞吐量的降低

 

转载：https://blog.csdn.net/Qinus/article/details/84404334

 

如果被保护的共享资源只在进程上下文和软中断上下文访问，那么当在进程上下文访问共享资源时，可能被软中断打断，从而可能进入软中断上下文来对被保护的共享资源访问，因此对于这种情况，对共享资源的访问必须使用spin_lock_bh和spin_unlock_bh来保护。

当然使用spin_lock_irq和spin_unlock_irq以及spin_lock_irqsave和spin_unlock_irqrestore也可以，它们失效了本地硬中断，失效硬中断隐式地也失效了软中断。但是使用spin_lock_bh和spin_unlock_bh是最恰当的，它比其他两个快。（Loon：这不是快不快的问题，而是强制造成CPU失效硬中断，带来性能的损失。）

 

如果被保护的共享资源只在进程上下文和tasklet或timer上下文访问，那么应该使用与上面情况相同的获得和释放锁的宏，因为tasklet和timer是用软中断实现的。

 

如果被保护的共享资源只在一个tasklet或timer上下文访问，那么不需要任何自旋锁保护，因为同一个tasklet或timer只能在一个CPU上运行，即使是在SMP环境下也是如此。实际上tasklet在调用tasklet_schedule标记其需要被调度时已经把该tasklet绑定到当前CPU，因此同一个tasklet决不可能同时在其他CPU上运行。timer也是在其被使用add_timer添加到timer队列中时已经被帮定到当前CPU，所以同一个timer绝不可能运行在其他CPU上。

 

如果被保护的共享资源只在两个或多个tasklet或timer上下文访问，那么对共享资源的访问仅需要用spin_lock和spin_unlock来保护，不必使用_bh版本，因为当tasklet或timer运行时，不可能有其他tasklet或timer在当前CPU上运行。

 

如果被保护的共享资源只在一个软中断（tasklet和timer除外）上下文访问，那么这个共享资源需要用spin_lock和spin_unlock来保护，因为同样的软中断可以同时在不同的CPU上运行。（Loon：这和tasklet和timer不同，上面已经解释过，同一个tasklet和timer只能绑定到一个CPU上运行，不能同时在其他CPU上运行。软中断没有这个限制。）

 

如果被保护的共享资源在两个或多个软中断上下文访问，那么这个共享资源当然更需要用spin_lock和spin_unlock来保护，不同的软中断能够同时在不同的CPU上运行。

 

如果被保护的共享资源在软中断（包括tasklet和timer）或进程上下文和硬中断上下文访问，那么在软中断或进程上下文访问期间，可能被硬中断打断，从而进入硬中断上下文对共享资源进行访问，因此，在进程或软中断上下文需要使用spin_lock_irq和spin_unlock_irq来保护对共享资源的访问。

而在中断处理句柄中使用什么版本，需依情况而定，如果只有一个中断处理句柄访问该共享资源，那么在中断处理句柄中仅需要spin_lock和spin_unlock来保护对共享资源的访问就可以了。因为在执行中断处理句柄期间，不可能被同一CPU上的软中断或进程打断。但是如果有不同的中断处理句柄访问该共享资源，那么需要在中断处理句柄中使用spin_lock_irq和spin_unlock_irq来保护对共享资源的访问。

在使用spin_lock_irq和spin_unlock_irq的情况下，完全可以用spin_lock_irqsave和spin_unlock_irqrestore取代，那具体应该使用哪一个也需要依情况而定，如果可以确信在对共享资源访问前中断是使能的，那么使用spin_lock_irq更好一些。因为它比spin_lock_irqsave要快一些，但是如果你不能确定是否中断使能，那么使用spin_lock_irqsave和spin_unlock_irqrestore更好，因为它将恢复访问共享资源前的中断标志而不是直接使能中断。

当然，有些情况下需要在访问共享资源时必须中断失效，而访问完后必须中断使能，这样的情形使用spin_lock_irq和spin_unlock_irq最好。

 

spin_lock用于阻止在不同CPU上的执行单元对共享资源的同时访问以及不同进程上下文互相抢占导致的对共享资源的非同步访问，而中断失效和软中断失效却是为了阻止在同一CPU上软中断或中断对共享资源的非同步访问。

 

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Loon：这里只是列举各种情形下spinlock的使用方法，而对spinlock的深度理解请参考LDD3和内核源码。

转载： https://blog.csdn.net/azloong/article/details/8964474