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linux中斷源碼分析4/4--軟中斷

 心不留意外塵 2016-05-11
http://blog./uid-26772321-id-5062163.html
2015

　　在上一篇文章中，我們看到中斷實(shí)際分為了兩個(gè)部分，俗稱就是一部分是硬中斷，一部分是軟中斷,。軟中斷是專門用于處理中斷過(guò)程中費(fèi)時(shí)費(fèi)力的操作，而為什么系統(tǒng)要分硬中斷和軟中斷呢,？問(wèn)得明白點(diǎn)就是為什么需要軟中斷,。我們可以試著想想，如果只有硬中斷的情況下,，我們需要在中斷處理過(guò)程中執(zhí)行一些耗時(shí)的操作,，比如浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，復(fù)雜算法的運(yùn)算時(shí),，其他的外部中斷就不能得到及時(shí)的響應(yīng),，因?yàn)樵谟仓袛噙^(guò)程中中斷是關(guān)閉著的，甚至一些很緊急的中斷會(huì)得不到響應(yīng),，系統(tǒng)穩(wěn)定性和及時(shí)性都受到很大影響,。所以linux為了解決上述這種情況，將中斷處理分為了兩個(gè)部分,，硬中斷和軟中斷,。首先一個(gè)外部中斷得到響應(yīng)時(shí)，會(huì)先關(guān)中斷,，并進(jìn)入到硬中斷完成較為緊急的操作,，然后開中斷，并在軟中斷執(zhí)行那些非緊急,、可延時(shí)執(zhí)行的操作,；在這種情況下，緊急操作可以立即執(zhí)行,，而其他的外部中斷也可以獲得一個(gè)較為快速的響應(yīng),。這也是軟中斷存在的必要性。在軟中斷過(guò)程中是不可以被搶占也不能被阻塞的,，也不能在一個(gè)給定的CPU上交錯(cuò)執(zhí)行,。

軟中斷

　　軟中斷是在中斷框架中專門用于處理非緊急操作的,，在SMP系統(tǒng)中,，軟中斷可以并發(fā)地運(yùn)行在多個(gè)CPU上，但在一些路徑在需要使用自旋鎖進(jìn)行保護(hù),。在系統(tǒng)中,，很多東西都分優(yōu)先級(jí)，軟中斷也不例外,，有些軟中斷要求更快速的響應(yīng)運(yùn)行,，在內(nèi)核中軟中斷一共分為10個(gè),，同時(shí)也代表著10種不同的優(yōu)先級(jí),，系統(tǒng)用一個(gè)枚舉變量表示：

  1. enum
  2. {
  3.     HI_SOFTIRQ=0, /* 高優(yōu)先級(jí)tasklet */ /* 優(yōu)先級(jí)最高 */
  4.     TIMER_SOFTIRQ, /* 時(shí)鐘相關(guān)的軟中斷 */
  5.     NET_TX_SOFTIRQ, /* 將數(shù)據(jù)包傳送到網(wǎng)卡 */
  6.     NET_RX_SOFTIRQ, /* 從網(wǎng)卡接收數(shù)據(jù)包 */
  7.     BLOCK_SOFTIRQ, /* 塊設(shè)備的軟中斷 */
  8.     BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ, /* 支持IO輪詢的塊設(shè)備軟中斷 */
  9.     TASKLET_SOFTIRQ, /* 常規(guī)tasklet */
  10.     SCHED_SOFTIRQ, /* 調(diào)度程序軟中斷 */
  11.     HRTIMER_SOFTIRQ, /* 高精度計(jì)時(shí)器軟中斷 */
  12.     RCU_SOFTIRQ, /* RCU鎖軟中斷，該軟中斷總是最后一個(gè)軟中斷 */ 　　　　 /* 優(yōu)先級(jí)最低 */

  14.     NR_SOFTIRQS /* 軟中斷數(shù),，為10 */
  15. };
　　注釋中的tasklet我們之后會(huì)說(shuō)明,，這里先無(wú)視它,。每一個(gè)優(yōu)先級(jí)的軟中斷都使用一個(gè)struct softirq_action結(jié)構(gòu)來(lái)表示，在這個(gè)結(jié)構(gòu)中,，只有一個(gè)成員變量，就是action函數(shù)指針,，因?yàn)椴煌能浿袛嗨奶幚矸绞娇赡懿煌?，從?yōu)先級(jí)表中就可以看出來(lái)，有塊設(shè)備的,，也有網(wǎng)卡處理的,。系統(tǒng)將這10個(gè)軟中斷用softirq_vec[10]的數(shù)組進(jìn)行保存。
  1. /* 用于描述一個(gè)軟中斷 */
  2. struct softirq_action
  3. {
  4.     /* 此軟中斷的處理函數(shù) */
  5.     void (*action)(struct softirq_action *);
  6. };

  8. /* 10個(gè)軟中斷描述符都保存在此數(shù)組 */
  9. static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS] __cacheline_aligned_in_smp;
　　系統(tǒng)一般使用open_softirq()函數(shù)進(jìn)行軟中斷描述符的初始化,，主要就是將action函數(shù)指針指向該軟中斷應(yīng)該執(zhí)行的函數(shù),。在start_kernel()進(jìn)行系統(tǒng)初始化中，就調(diào)用了softirq_init()函數(shù)對(duì)HI_SOFTIRQ和TASKLET_SOFTIRQ兩個(gè)軟中斷進(jìn)行了初始化
  1. void __init softirq_init(void)
  2. {
  3.     int cpu;

  5.     for_each_possible_cpu(cpu) {
  6.         per_cpu(tasklet_vec, cpu).tail =
  7.             &per_cpu(tasklet_vec, cpu).head;
  8.         per_cpu(tasklet_hi_vec, cpu).tail =
  9.             &per_cpu(tasklet_hi_vec, cpu).head;
  10.     }

  12.     /* 開啟常規(guī)tasklet */
  13.     open_softirq(TASKLET_SOFTIRQ, tasklet_action);
  14.     /* 開啟高優(yōu)先級(jí)tasklet */
  15.     open_softirq(HI_SOFTIRQ, tasklet_hi_action);
  16. }


  19. /* 開啟軟中斷 */
  20. void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action *))
  21. {
  22.     softirq_vec[nr].action = action;
  23. }
 　　可以看到,，TASKLET_SOFTIRQ的action操作使用了tasklet_action()函數(shù),，HI_SOFTIRQ的action操作使用了tasklet_hi_action()函數(shù)，這兩個(gè)函數(shù)我們需要結(jié)合tasklet進(jìn)行說(shuō)明,。我們也可以看看其他的軟中斷使用了什么函數(shù)：
  1. open_softirq(TIMER_SOFTIRQ, run_timer_softirq);
  2.     open_softirq(NET_TX_SOFTIRQ, net_tx_action);
  3.     open_softirq(NET_RX_SOFTIRQ, net_rx_action);
  4.     open_softirq(BLOCK_SOFTIRQ, blk_done_softirq);
  5.     open_softirq(BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ, blk_iopoll_softirq);
  6.     open_softirq(SCHED_SOFTIRQ, run_rebalance_domains);
  7.     open_softirq(HRTIMER_SOFTIRQ, run_hrtimer_softirq);
  8.     open_softirq(RCU_SOFTIRQ, rcu_process_callbacks);

　　 其實(shí)很明顯可以看出,，除了TASKLET_SOFTIRQ和HI_SOFTIRQ，其他的軟中斷更多地是用于特定的設(shè)備和環(huán)境,，對(duì)于我們普通的IO驅(qū)動(dòng)和設(shè)備而已,，使用的軟中斷幾乎都是TASKLET_SOFTIRQ和HI_SOFTIRQ，而系統(tǒng)為了對(duì)這些不同IO設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的處理,，就在TASKLET_SOFTIRQ和HI_SOFTIRQ的action函數(shù)中使用到了tasklet,。

　　對(duì)于每個(gè)CPU，都有一個(gè)irq_cpustat_t的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),，里面有一個(gè)__softirq_pending變量,，這個(gè)變量很重要,，用于表示該CPU的哪個(gè)軟中斷處于掛起狀態(tài)，在軟中斷處理時(shí)可以根據(jù)此值跳過(guò)不需要處理的軟中斷,，直接處理需要處理的軟中斷,。內(nèi)核使用local_softirq_pending()獲取此CPU的__softirq_pending的值。

　　當(dāng)使用open_softirq設(shè)置好某個(gè)軟中斷的action指針后,，該軟中斷就會(huì)開始可以使用了,，其實(shí)更明了地說(shuō)，從中斷初始化完成開始,，即使所有的軟中斷都沒(méi)有使用open_softirq()進(jìn)行初始化,，軟中斷都已經(jīng)開始使用了，只是所有軟中斷的action都為空,，系統(tǒng)每次執(zhí)行到軟中斷都沒(méi)有軟中斷需要執(zhí)行罷了,。

　　在每個(gè)CPU上一次軟中斷處理的一個(gè)典型流程是：

  1. 硬中斷執(zhí)行完畢，開中斷,。
  2. 檢查該CPU是否處于嵌套中斷的情況,，如果處于嵌套中，則不執(zhí)行軟中斷,，也就是在最外層中斷才執(zhí)行軟中斷,。
  3. 執(zhí)行軟中斷，設(shè)置一個(gè)軟中斷執(zhí)行最多使用時(shí)間和循環(huán)次數(shù)(10次),。
  4. 進(jìn)入循環(huán),，獲取CPU的__softirq_pending的副本。
  5. 執(zhí)行此__softirq_pending副本中所有需要執(zhí)行的軟中斷,。
  6. 如果軟中斷執(zhí)行完畢,，退出中斷上下文。
  7. 如果還有軟中斷需要執(zhí)行(在軟中斷期間又發(fā)發(fā)生了中斷,，產(chǎn)生了新的軟中斷,，新的軟中斷記錄在CPU的__softirq_pending上，而我們的__softirq_pending只是個(gè)副本),。
  8. 檢查此次軟中斷總共使用的時(shí)間和循環(huán)次數(shù),，條件允許繼續(xù)執(zhí)行軟中斷，循環(huán)次數(shù)減一,，并跳轉(zhuǎn)到第4步,。

　　我們具體看一下代碼，首先在irq_exit()中會(huì)檢查是否需要進(jìn)行軟中斷處理：

  1. void irq_exit(void)
  2. {
  3. #ifndef __ARCH_IRQ_EXIT_IRQS_DISABLED
  4.     local_irq_disable();
  5. #else
  6.     WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());
  7. #endif

  9.     account_irq_exit_time(current);
  10.     /* 減少preempt_count的硬中斷計(jì)數(shù)器 */
  11.     preempt_count_sub(HARDIRQ_OFFSET);
  12.     
  13.     /* in_interrupt()會(huì)檢查preempt_count上的軟中斷計(jì)數(shù)器和硬中斷計(jì)數(shù)器來(lái)判斷是否處于中斷嵌套中 */
  14.     /* local_softirq_pending()則會(huì)檢查該CPU的__softirq_pending變量,，是否有軟中斷掛起 */
  15.     if (!in_interrupt() && local_softirq_pending())
  16.         invoke_softirq();

  18.     tick_irq_exit();
  19.     rcu_irq_exit();
  20.     trace_hardirq_exit(); /* must be */
  21. }
　　我們?cè)龠M(jìn)入到invoke_softirq():
  1. static inline void invoke_softirq(void)
  2. {

  4.     if (!force_irqthreads) {
  5. #ifdef CONFIG_HAVE_IRQ_EXIT_ON_IRQ_STACK
  6.         /*
  7.          * We can safely execute softirq on the current stack if
  8.          * it is the irq stack, because it should be near empty
  9.          * at this stage.
  10.          */
  11.         /* 軟中斷處理函數(shù) */
  12.         __do_softirq();
  13. #else
  14.         /*
  15.          * Otherwise, irq_exit() is called on the task stack that can
  16.          * be potentially deep already. So call softirq in its own stack
  17.          * to prevent from any overrun.
  18.          */
  19.         do_softirq_own_stack();
  20. #endif
  21.     } else {
  22.         /* 如果強(qiáng)制使用軟中斷線程進(jìn)行軟中斷處理,，會(huì)通知調(diào)度器喚醒軟中斷線程ksoftirqd */
  23.         wakeup_softirqd();
  24.     }
  25. }
　　重頭戲就在__do_softirq()中，我已經(jīng)注釋好了，方便大家看：
  1. asmlinkage __visible void __do_softirq(void)
  2. {
  3.     /* 為了防止軟中斷執(zhí)行時(shí)間太長(zhǎng),，設(shè)置了一個(gè)軟中斷結(jié)束時(shí)間 */
  4.     unsigned long end = jiffies + MAX_SOFTIRQ_TIME;
  5.     /* 保存當(dāng)前進(jìn)程的標(biāo)志 */
  6.     unsigned long old_flags = current->flags;
  7.     /* 軟中斷循環(huán)執(zhí)行次數(shù): 10次 */
  8.     int max_restart = MAX_SOFTIRQ_RESTART;
  9.     /* 軟中斷的action指針 */
  10.     struct softirq_action *h;
  11.     bool in_hardirq;
  12.     __u32 pending;
  13.     int softirq_bit;

  15.     /*
  16.      * Mask out PF_MEMALLOC s current task context is borrowed for the
  17.      * softirq. A softirq handled such as network RX might set PF_MEMALLOC
  18.      * again if the socket is related to swap
  19.      */
  20.     current->flags &= ~PF_MEMALLOC;

  22.     /* 獲取此CPU的__softirq_pengding變量值 */
  23.     pending = local_softirq_pending();
  24.     /* 用于統(tǒng)計(jì)進(jìn)程被軟中斷使用時(shí)間 */
  25.     account_irq_enter_time(current);

  27.     /* 增加preempt_count軟中斷計(jì)數(shù)器,，也表明禁止了調(diào)度 */
  28.     __local_bh_disable_ip(_RET_IP_, SOFTIRQ_OFFSET);
  29.     in_hardirq = lockdep_softirq_start();

  31. /* 循環(huán)10次的入口，每次循環(huán)都會(huì)把所有掛起需要執(zhí)行的軟中斷執(zhí)行一遍 */
  32. restart:
  33.     /* 該CPU的__softirq_pending清零,，當(dāng)前的__softirq_pending保存在pending變量中 */
  34.     /* 這樣做就保證了新的軟中斷會(huì)在下次循環(huán)中執(zhí)行 */
  35.     set_softirq_pending(0);

  37.     /* 開中斷 */
  38.     local_irq_enable();

  40.     /* h指向軟中斷數(shù)組頭 */
  41.     h = softirq_vec;

  43.     /* 每次獲取最高優(yōu)先級(jí)的已掛起軟中斷 */
  44.     while ((softirq_bit = ffs(pending))) {
  45.         unsigned int vec_nr;
  46.         int prev_count;
  47.         /* 獲取此軟中斷描述符地址 */
  48.         h += softirq_bit - 1;
  49.         
  50.         /* 減去軟中斷描述符數(shù)組首地址,，獲得軟中斷號(hào) */
  51.         vec_nr = h - softirq_vec;
  52.         /* 獲取preempt_count的值 */
  53.         prev_count = preempt_count();

  55.         /* 增加統(tǒng)計(jì)中該軟中斷發(fā)生次數(shù) */
  56.         kstat_incr_softirqs_this_cpu(vec_nr);

  58.         trace_softirq_entry(vec_nr);
  59.         /* 執(zhí)行該軟中斷的action操作 */
  60.         h->action(h);
  61.         trace_softirq_exit(vec_nr);

  63.         /* 之前保存的preempt_count并不等于當(dāng)前的preempt_count的情況處理，也是簡(jiǎn)單的把之前的復(fù)制到當(dāng)前的preempt_count上,，這樣做是防止最后軟中斷計(jì)數(shù)不為0導(dǎo)致系統(tǒng)不能夠執(zhí)行調(diào)度 */
  64.         if (unlikely(prev_count != preempt_count())) {
  65.             pr_err("huh, entered softirq %u %s %p with preempt_count %08x, exited with %08x?\n",
  66.                    vec_nr, softirq_to_name[vec_nr], h->action,
  67.                    prev_count, preempt_count());
  68.             preempt_count_set(prev_count);
  69.         }
  70.         /* h指向下一個(gè)軟中斷,，但下個(gè)軟中斷并不一定需要執(zhí)行,，這里只是配合softirq_bit做到一個(gè)處理 */
  71.         h++;
  72.         pending >>= softirq_bit;
  73.     }

  75.     rcu_bh_qs();
  76.     /* 關(guān)中斷 */
  77.     local_irq_disable();

  79.     /* 循環(huán)結(jié)束后再次獲取CPU的__softirq_pending變量,，為了檢查是否還有軟中斷未執(zhí)行 */
  80.     pending = local_softirq_pending();
  81.     /* 還有軟中斷需要執(zhí)行 */
  82.     if (pending) {
  83.         /* 在還有軟中斷需要執(zhí)行的情況下，如果時(shí)間片沒(méi)有執(zhí)行完,，并且循環(huán)次數(shù)也沒(méi)到10次,，繼續(xù)執(zhí)行軟中斷 */
  84.         if (time_before(jiffies, end) && !need_resched() &&
  85.             --max_restart)
  86.             goto restart;
  87.         /* 這里是有軟中斷掛起，但是軟中斷時(shí)間和循環(huán)次數(shù)已經(jīng)用完,，通知調(diào)度器喚醒軟中斷線程去執(zhí)行掛起的軟中斷,，軟中斷線程是ksoftirqd，這里只起到一個(gè)通知作用,，因?yàn)樵谥袛嗌舷挛闹惺墙拐{(diào)度的 */
  88.         wakeup_softirqd();
  89.     }

  91.     lockdep_softirq_end(in_hardirq);
  92.     /* 用于統(tǒng)計(jì)進(jìn)程被軟中斷使用時(shí)間 */
  93.     account_irq_exit_time(current);
  94.     /* 減少preempt_count中的軟中斷計(jì)數(shù)器 */
  95.     __local_bh_enable(SOFTIRQ_OFFSET);
  96.     WARN_ON_ONCE(in_interrupt());
  97.     /* 還原進(jìn)程標(biāo)志 */
  98.     tsk_restore_flags(current, old_flags, PF_MEMALLOC);
  99. }

　　流程就和上面所說(shuō)的一致,，如果還有不懂，可以去內(nèi)核代碼目錄/kernel/softirq.c查看源碼,。

 

tasklet

　　軟中斷有多種,，部分種類有自己特殊的處理，如從NET_TX_SOFTIRQ和NET_RT_SOFTIRQ,、BLOCK_SOFTIRQ等,，而如HI_SOFTIRQ和TASKLET_SOFTIRQ則是專門使用tasklet。它是在I/O驅(qū)動(dòng)程序中實(shí)現(xiàn)可延遲函數(shù)的首選方法,，如上一句所說(shuō),，它建立在HI_SOFTIRQ和TASKLET_SOFTIRQ這兩種軟中斷之上，多個(gè)tasklet可以與同一個(gè)軟中斷相關(guān)聯(lián),，系統(tǒng)會(huì)使用一個(gè)鏈表組織他們,，而每個(gè)tasklet執(zhí)行自己的函數(shù)處理。而HI_SOFTIRQ和TASKLET_SOFTIRQ這兩個(gè)軟中斷并沒(méi)有什么區(qū)別,，他們只是優(yōu)先級(jí)上的不同而已,，系統(tǒng)會(huì)先執(zhí)行HI_SOFTIRQ的tasklet，再執(zhí)行TASKLET_SOFTIRQ的tasklet,。同一個(gè)tasklet不能同時(shí)在幾個(gè)CPU上執(zhí)行,，一個(gè)tasklet在一個(gè)時(shí)間上只能在一個(gè)CPU的軟中斷鏈上，不能同時(shí)在多個(gè)CPU的軟中斷鏈上,，并且當(dāng)這個(gè)tasklet正在執(zhí)行時(shí),，其他CPU不能夠執(zhí)行這個(gè)tasklet,。也就是說(shuō)，tasklet不必要編寫成可重入的函數(shù),。

　　系統(tǒng)會(huì)為每個(gè)CPU維護(hù)兩個(gè)鏈表,，用于保存HI_SOFTIRQ的tasklet和TASKLET_SOFTIRQ的tasklet，這兩個(gè)鏈表是tasklet_vec和tasklet_hi_vec,，它們都是雙向鏈表,，如下：

  1. struct tasklet_head {
  2.     struct tasklet_struct *head;
  3.     struct tasklet_struct **tail;
  4. };

  6. static DEFINE_PER_CPU(struct tasklet_head, tasklet_vec);
  7. static DEFINE_PER_CPU(struct tasklet_head, tasklet_hi_vec);

 　　在softirq_init()函數(shù)中，會(huì)將每個(gè)CPU的tasklet_vec鏈表和tasklet_hi_vec鏈表進(jìn)行初始化,，將他們的頭尾相連,，實(shí)現(xiàn)為一個(gè)空鏈表。由于tasklet_vec和tasklet_hi_vec處理方式幾乎一樣,，只是軟中斷的優(yōu)先級(jí)別不同,，我們只需要理解系統(tǒng)如何對(duì)tasklet_vec進(jìn)行處理即可。需要注意的是,，tasklet_vec鏈表都是以順序方式執(zhí)行,，并不會(huì)出現(xiàn)后一個(gè)先執(zhí)行，再到前一個(gè)先執(zhí)行(在軟中斷期間被中斷的情況),，之后的代碼我們?cè)敿?xì)說(shuō)明,。

　　介紹完tasklet_vec和tasklet_hi_vec鏈表，我們來(lái)看看tasklet,，tasklet簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),，就是一個(gè)處理函數(shù)的封裝，類似于硬中斷中的irqaction結(jié)構(gòu),。一般來(lái)說(shuō),，在一個(gè)驅(qū)動(dòng)中如果需要使用tasklet進(jìn)行軟中斷的處理，只需要一個(gè)中斷對(duì)應(yīng)初始化一個(gè)tasklet,，它可以在每次中斷產(chǎn)生時(shí)重復(fù)使用,。系統(tǒng)使用tasklet_struct結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述一個(gè)tasklet，而且對(duì)于同一個(gè)tasklet_struct你可以選擇放在tasklet_hi_vec鏈表或者tasklet_vec鏈表上,。我們來(lái)看看：

  1. struct tasklet_struct
  2. {
  3.     struct tasklet_struct *next; /* 指向鏈表下一個(gè)tasklet */
  4.     unsigned long state; /* tasklet狀態(tài) */
  5.     atomic_t count; /* 禁止計(jì)數(shù)器,，調(diào)用tasklet_disable()會(huì)增加此數(shù)，tasklet_enable()減少此數(shù) */
  6.     void (*func)(unsigned long); /* 處理函數(shù) */
  7.     unsigned long data; /* 處理函數(shù)使用的數(shù)據(jù) */
  8. };

　　tasklet狀態(tài)主要分為以下兩種：

  • TASKLET_STATE_SCHED:這種狀態(tài)表示此tasklet處于某個(gè)tasklet鏈表之上(可能是tasklet_vec也可能是tasklet_hi_vec),。
  • TASKLET_STATE_RUN:表示此tasklet正在運(yùn)行中,。

　　這兩個(gè)狀態(tài)主要就是用于防止tasklet同時(shí)在幾個(gè)CPU上運(yùn)行和在同一個(gè)CPU上交錯(cuò)執(zhí)行。

 

　　而func指針就是指向相應(yīng)的處理函數(shù),。在編寫驅(qū)動(dòng)時(shí),，我們可以使用tasklet_init()函數(shù)或者DECLARE_TASKLET宏進(jìn)行一個(gè)task_struct結(jié)構(gòu)的初始化，之后可以使用tasklet_schedule()或者tasklet_hi_schedule()將其放到相應(yīng)鏈表上等待CPU運(yùn)行。我們使用一張圖描述一下軟中斷和tasklet結(jié)合運(yùn)行的情況：


　　我們知道,，每個(gè)軟中斷都有自己的action函數(shù),，在HI_SOFTIRQ和TASKLET_SOFTIRQ的action函數(shù)中，就用到了它們對(duì)應(yīng)的TASKLET_HI_VEC鏈表和TASKLET_VEC鏈表,，并依次順序執(zhí)行鏈表中的每個(gè)tasklet結(jié)點(diǎn),。

　　在SMP系統(tǒng)中，我們會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題：兩個(gè)CPU都需要執(zhí)行同一個(gè)tasklet的情況,，雖然一個(gè)tasklet只能放在一個(gè)CPU的tasklet_vec鏈表或者tasklet_hi_vec鏈表上,，但是這種情況是有可能發(fā)生的，我們?cè)O(shè)想一下,，中斷在CPU1上得到了響應(yīng),，并且它的tasklet放到了CPU1的tasklet_vec上進(jìn)行執(zhí)行，而當(dāng)中斷的tasklet上正在執(zhí)行時(shí),，此中斷再次發(fā)生,，并在CPU2上進(jìn)行了響應(yīng),，此時(shí)CPU2將此中斷的tasklet放到CPU2的tasklet_vec上,，并執(zhí)行到此中斷的tasklet。

　　實(shí)際上,，為了處理這種情況,，在HI_SOFTIRQ和TASKLET_SOFTIRQ的action函數(shù)中，會(huì)先將對(duì)應(yīng)的tasklet鏈表取出來(lái),，并把對(duì)應(yīng)的tasklet鏈表的head和tail清空,，如果在執(zhí)行過(guò)程中，某個(gè)tasklet的state為TASKLET_STATE_RUN狀態(tài),，則把此tasklet加入到原先已清空的tasklet鏈表的末尾,，然后設(shè)置__softirq_pending變量，這樣,，在下次循環(huán)軟中斷的過(guò)程中,，會(huì)再次運(yùn)行這個(gè)tasklet。

　　我們可以看看TASKLET_SOFTIRQ的action處理：

  1. static void tasklet_action(struct softirq_action *a)
  2. {
  3.     struct tasklet_struct *list;

  5.     local_irq_disable();
  6.     /* 將tasklet鏈表從該CPU中拿出來(lái) */
  7.     list = __this_cpu_read(tasklet_vec.head);
  8.     /* 將該CPU的此軟中斷的tasklet鏈表清空 */
  9.     __this_cpu_write(tasklet_vec.head, NULL);
  10.     __this_cpu_write(tasklet_vec.tail, this_cpu_ptr(&tasklet_vec.head));
  11.     local_irq_enable();

  13.     /* 鏈表已經(jīng)處于list中,，并且該CPU的tasklet_vec鏈表為空 */
  14.     while (list) {
  15.         struct tasklet_struct *t = list;

  17.         list = list->next;

  19.         /* 檢查并設(shè)置該tasklet為TASKLET_STATE_RUN狀態(tài) */
  20.         if (tasklet_trylock(t)) {
  21.             /* 檢查是否被禁止 */
  22.             if (!atomic_read(&t->count)) {
  23.                 /* 清除其TASKLET_STATE_SCHED狀態(tài) */
  24.                 if (!test_and_clear_bit(TASKLET_STATE_SCHED,
  25.                             &t->state))
  26.                     BUG();
  27.                 /* 執(zhí)行該tasklet的func處理函數(shù) */
  28.                 t->func(t->data);
  29.                 /* 清除該tasklet的TASKLET_STATE_RUN狀態(tài) */
  30.                 tasklet_unlock(t);
  31.                 continue;
  32.             }
  33.             tasklet_unlock(t);
  34.         }

  36.         /* 以下為tasklet為TASKLET_STATE_RUN狀態(tài)下的處理 */
  37.         /* 禁止中斷 */
  38.         local_irq_disable();
  39.         /* 將此tasklet添加的該CPU的tasklet_vec鏈表尾部 */
  40.         t->next = NULL;
  41.         *__this_cpu_read(tasklet_vec.tail) = t;
  42.         __this_cpu_write(tasklet_vec.tail, &(t->next));
  43.         /* 設(shè)置該CPU的此軟中斷處于掛起狀態(tài),，設(shè)置irq_cpustat_t的__sofirq_pending變量，這樣在軟中斷的下次執(zhí)行中會(huì)再次執(zhí)行此tasklet */
  44.         __raise_softirq_irqoff(TASKLET_SOFTIRQ);
  45.         /* 開啟中斷 */
  46.         local_irq_enable();
  47.     }
  48. }

 

軟中斷處理線程

　　當(dāng)有過(guò)多軟中斷需要處理時(shí),，為了保證進(jìn)程能夠得到一個(gè)滿意的響應(yīng)時(shí)間,，設(shè)計(jì)時(shí)給定軟中斷一個(gè)時(shí)間片和循環(huán)次數(shù)，當(dāng)時(shí)間片和循環(huán)次數(shù)到達(dá)但軟中斷又沒(méi)有處理完時(shí),，就會(huì)把剩下的軟中斷交給軟中斷處理線程進(jìn)行處理,，這個(gè)線程是一個(gè)內(nèi)核線程，其作為一個(gè)普通進(jìn)程，優(yōu)先級(jí)是120,。其核心處理函數(shù)是run_ksoftirqd(),，其實(shí)此線程的處理也很簡(jiǎn)單，就是調(diào)用了上面的__do_softirq()函數(shù),，我們可以具體看看：

  1. /* 在smpboot_thread_fun的一個(gè)死循環(huán)中被調(diào)用 */
  2. static void run_ksoftirqd(unsigned int cpu)
  3. {
  4.     /* 禁止中斷,，在__do_softirq()中會(huì)開啟 */
  5.     local_irq_disable();
  6.     /* 檢查該CPU的__softirq_pending是否有軟中斷被掛起 */
  7.     if (local_softirq_pending()) {
  8.         /*
  9.          * We can safely run softirq on inline stack, as we are not deep
  10.          * in the task stack here.
  11.          */
  12.         /* 執(zhí)行軟中斷 */
  13.         __do_softirq();
  14.         rcu_note_context_switch(cpu);
  15.         /* 開中斷 */
  16.         local_irq_enable();
  17.         /* 檢查是否需要調(diào)度 */
  18.         cond_resched();
  19.         return;
  20.     }
  21.     /* 開中斷 */
  22.     local_irq_enable();
  23. }



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