軟中斷 tasklet 工作佇列

軟中斷、tasklet和工作佇列並不是linux核心中一直存在的機制，而是由更早版本的核心中的「下半部」（bottom half）演變而來。下半部的機制實際上包括五種，但2.6版本的核心中，下半部和任務佇列的函式都消失了，只剩下了前三者。本文重點在於介紹這三者之間的關係。（函式細節將不會在本文中出現，可以參考文獻，點這裡）

（1）上半部和下半部的區別

上半部指的是中斷處理程式，下半部則指的是一些雖然與中斷有相關性但是可以延後執行的任務。舉個例子：在網路傳輸中，網絡卡接收到資料報這個事件不一定需要馬上被處理，適合用下半部去實現；但是使用者敲擊鍵盤這樣的事件就必須馬上被響應，應該用中斷實現。

兩者的主要區別在於：中斷不能被相同型別的中斷打斷，而下半部依然可以被中斷打斷；中斷對於時間非常敏感，而下半部基本上都是一些可以延遲的工作。由於二者的這種區別，所以對於乙個工作是放在上半部還是放在下半部去執行，可以參考下面四條：

a）如果乙個任務對時間非常敏感，將其放在中斷處理程式中執行。

b）如果乙個任務和硬體相關，將其放在中斷處理程式中執行。

c）如果乙個任務要保證不被其他中斷（特別是相同的中斷）打斷，將其放在中斷處理程式中執行。

d）其他所有任務，考慮放在下半部去執行。

（2）為什麼要使用軟中斷？

軟中斷作為下半部機制的代表，是隨著smp（share memory processor）的出現應運而生的，它也是tasklet實現的基礎（tasklet實際上只是在軟中斷的基礎上新增了一定的機制）。軟中斷一般是「可延遲函式」的總稱，有時候也包括了tasklet（請讀者在遇到的時候根據上下文推斷是否包含tasklet）。它的出現就是因為要滿足上面所提出的上半部和下半部的區別，使得對時間不敏感的任務延後執行，而且可以在多個cpu上並行執行，使得總的系統效率可以更高。它的特性包括：

a）產生後並不是馬上可以執行，必須要等待核心的排程才能執行。軟中斷不能被自己打斷，只能被硬體中斷打斷（上半部）。

b）可以併發執行在多個cpu上（即使同一型別的也可以）。所以軟中斷必須設計為可重入的函式（允許多個cpu同時操作），因此也需要使用自旋鎖來保護其資料結構。

（3）為什麼要使用tasklet？（tasklet和軟中斷的區別）

由於軟中斷必須使用可重入函式，這就導致設計上的複雜度變高，作為裝置驅動程式的開發者來說，增加了負擔。而如果某種應用並不需要在多個cpu上並行執行，那麼軟中斷其實是沒有必要的。因此誕生了彌補以上兩個要求的tasklet。它具有以下特性：

a）一種特定型別的tasklet只能執行在乙個cpu上，不能並行，只能序列執行。

b）多個不同型別的tasklet可以並行在多個cpu上。

c）軟中斷是靜態分配的，在核心編譯好之後，就不能改變。但tasklet就靈活許多，可以在執行時改變（比如新增模組時）。

tasklet是在兩種軟中斷型別的基礎上實現的，因此如果不需要軟中斷的並行特性，tasklet就是最好的選擇。

（4）為什麼要使用工作佇列work queue？（work queue和軟中斷的區別）

上面我們介紹的可延遲函式執行在中斷上下文中（軟中斷的乙個檢查點就是do_irq退出的時候），於是導致了一些問題：軟中斷不能睡眠、不能阻塞。由於中斷上下文出於核心態，沒有程序切換，所以如果軟中斷一旦睡眠或者阻塞，將無法退出這種狀態，導致核心會整個僵死。但可阻塞函式不能用在中斷上下文中實現，必須要執行在程序上下文中，例如訪問磁碟資料塊的函式。因此，可阻塞函式不能用軟中斷來實現。但是它們往往又具有可延遲的特性。

因此在2.6版的核心中出現了在核心態執行的工作佇列（替代了2.4核心中的任務佇列）。它也具有一些可延遲函式的特點（需要被啟用和延後執行），但是能夠能夠在不同的程序間切換，以完成不同的工作。

對於softirq，linux kernel中是在中斷處理程式執行的，具體的路徑為：

do_irq() --> irq_exit() --> invoke_softirq() --> do_softirq() --> __do_softirq()

在__do_softirq()中有這麼一段**：

h++;

pending >>= 1;

} while (pending);

複製**

你看，這裡就是對softirq進行處理了，因為pengding是乙個__u32的型別，所以每一位都對應了一種softirq，正好是32種（linux kernel中實際上只使用了前6種）.

h->action(h),就是執行softirq的處理函式。

對於tasklet，前面已經說了，是一種特殊的softirq，具體就是第0和第5種softirq，所以說tasklet是基於softirq來實現的。

tasklet既然對應第0和第5種softirq，那麼就應該有對應的處理函式，以便h->action()會執行tasklet的處理函式。

我們看**：

softirq.c

void __init softirq_init(void)

複製**

這裡註冊了兩種tasklet所在的softirq的處理函式，分別對應高優先順序的tasklet和低優先順序的tasklet。

我們看低優先順序的吧（高優先順序的也一樣）。

static void tasklet_action(struct softirq_action *a)

tasklet_unlock(t);

} local_irq_disable();

t->next = __get_cpu_var(tasklet_vec).list;

__get_cpu_var(tasklet_vec).list = t;

__raise_softirq_irqoff(tasklet_softirq);

local_irq_enable();

} }

複製**

你看，在執行softirq的處理時（__do_softirq），對於

h++;

pending >>= 1;

} while (pending);

複製**

如果tasklet有任務需要處理，會執行到h->action()，這個函式指標就會指向tasklet_action()，然後在tasklet_action()裡再去執行tasklet對應的各個任務，這些任務都是掛在乙個全域性鍊錶裡面的，具體的**這裡就不分析了。

另外， softirq在smp中是可能被同時執行的，所以softirq的處理函式必須被編寫成可重入的函式。

但tasklet是不會在多個cpu之中同時執行的，所以tasklet的處理函式可以編寫成不可重入的函式，這樣就減輕了程式設計人員的負擔。

軟中斷 tasklet 工作佇列

軟中斷 tasklet 工作佇列

軟中斷 tasklet 工作佇列

軟中斷 tasklet和工作佇列

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