Linux 软中断

2024-03-23 09:12:23

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Technorati 标签: Linux 软中断

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一、软中断注册
和硬中断类似，软中断也有类似的中断向量表，只不过是用“软件”实现的。
struct softirq_action softirq_vec[32]是软中断向量表
（文件linux_2_6_24/kernel/softirq.c）

struct softirq_action
{
void (*action)(struct softirq_action *); //钩子函数
void *data; //钩子函数的形参
};

内核用到的中断向量（其实就是数组下标）如下所示
（文件linux_2_6_24/include/linux/interrupt.h）

enum{
HI_SOFTIRQ=0, //高优先级的tasklet
TIMER_SOFTIRQ, //内核定时器
NET_TX_SOFTIRQ, //网络发送
NET_RX_SOFTIRQ, //网络接收
BLOCK_SOFTIRQ, //???
TASKLET_SOFTIRQ, //普通的tasklet
SCHED_SOFTIRQ
}

内核注册一个软中断用函数，本质上就是就是初始化数组某一元素

void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action*), void *data)
{ //nr 即软中断向量编号
softirq_vec[nr].data = data;
softirq_vec[nr].action = action;
}

内核注册软中断的地方有：

start_kernel()
-->init_timers()
-->open_softirq(TIMER_SOFTIRQ,run_timer_softirq,NULL)
-->softirq_init()
-->open_softirq(TASKLET_SOFTIRQ, tasklet_action,NULL)
-->open_softirq(HI_SOFTIRQ,tasklet_hi_action,NULL)
-->do_initcall()
-->net_dev_init()
-->open_softirq(NET_TX_SOFTIRQ, net_tx_action, NULL);
-->open_softirq(NET_RX_SOFTIRQ, net_rx_action, NULL);
-->blk_dev_init()
-->open_softirq(BLOCK_SOFTIRQ, blk_done_softirq,NULL)

二、软中断触发
前面注册完了，现在开始触发。
内核用一个数据结构来标记曾经有“软中断”发生过（或者说成软中断被触发过）
__softirq_pending 共32bit，即每个bit对应软中断的一个向量，实际使用了6个bit
第n个bit置1，即softirq_vec[n]有软中断发生。

typedef struct {
unsigned int __softirq_pending; /* set_bit is used on this */
unsigned int __last_jiffy_stamp;
} ____cacheline_aligned irq_cpustat_t;
extern irq_cpustat_t irq_stat[]; /* defined in asm/hardirq.h */
#define __IRQ_STAT(cpu, member) (irq_stat[cpu].member)
#define local_softirq_pending() \
__IRQ_STAT(smp_processor_id(), __softirq_pending)
#define set_softirq_pending(x) (local_softirq_pending() = (x))
#define or_softirq_pending(x) (local_softirq_pending() |= (x))
#define __raise_softirq_irqoff(nr) do { or_softirq_pending(1UL << (nr)); } while (0)

常用的软中断触发函数

void raise_softirq_irqoff(int nr){ //nr 即软中断向量编号
__raise_softirq_irqoff(nr);
}

但这只是“触发”软中断，软中断并不会立即被处理
三、软中断处理
函数_ _do_softirq是一次性按照向量表从高到低循环处理所有软中断（潜台词，软中断不可嵌套）
_ _do_softirq()的调用时机：
1. irq_exit() 硬件中断处理完，返回时调用

do_IRQ() -->irq_exit()
-->local_softirq_pending()
-->_ _do_softirq()

2. ksoftirqd() 用于辅助处理软中断的内核线程，每一个CPU上都运行着一个ksoftirqd。

start_kernel() --> kernel_init() -->do_pre_smp_initcalls()
-->spawn_ksoftirqd() -->cpu_callback()
-->kthread_create(ksoftirqd, hcpu, "ksoftirqd/%d", hotcpu)
-->ksoftirqd()
-->local_softirq_pending()
-->_ _do_softirq()

3. local_bh_enable()时，发现有待处理的软中断且当时没处在软硬中断上下文中

local_bh_enable()
-->local_softirq_pending()
-->_ _do_softirq()

处理过程代码详解

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);
/*软中断处理中，禁止软中断再次进入，软中断处理是不可重入的*/
__local_bh_disable((unsigned long)__builtin_return_address(0));
trace_softirq_enter();
cpu = smp_processor_id();
restart:
/* Reset the pending bitmask before enabling irqs
下面首先清除pending,以便系统可以激活其它软件中断，
然后使能外部中断
系统在下面的处理中，将使能外部中断以提高系统的响应，
注意，必须先清除pending,再使能外部中断，否则死锁*/
set_softirq_pending(0);
local_irq_enable();
h = softirq_vec;
/*下面按照从高到低调用open_softirq注册的句柄*/
do {
if (pending & 1) {
h->action(h); //关键的一句，tasklet、内核timer、网络中断都是在这里搞的
rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
}
h++;
pending >>= 1;
} while (pending);
local_irq_disable();
pending = local_softirq_pending();
if (pending && --max_restart)
goto restart;
if (pending)
wakeup_softirqd();
trace_softirq_exit();
account_system_vtime(current);
_local_bh_enable();
}

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