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。

【資料圖】

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：

staticstruct 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：