linux内核源码分析之软中断

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分类专栏： linux内核分析文章标签：内核软中断

于 2022-03-20 10:04:22 首次发布

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1、软中断

软中断是在编译期间静态分配的，不像tasklet能动态分配

软中断机制的核心部分是一个表，包含32个softirq_action类型的数据项，软中断由softirq_action结构表示。

struct softirq_action
{
	void	(*action)(struct softirq_action *);
};

最多32个软中断，这是一个定值，数目没法动态改变。

static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS] __cacheline_aligned_in_smp;

2、软中断执行

程序有删减

asmlinkage __visible void __softirq_entry __do_softirq(void)
{
    ...
	pending = local_softirq_pending();
	local_irq_enable();
	h = softirq_vec;

	while ((softirq_bit = ffs(pending))) {
		h += softirq_bit - 1;
		vec_nr = h - softirq_vec;
		prev_count = preempt_count();

		kstat_incr_softirqs_this_cpu(vec_nr);

		trace_softirq_entry(vec_nr);
		h->action(h);
		trace_softirq_exit(vec_nr);
        ...
		h++;
		pending >>= softirq_bit;
	}

	pending = local_softirq_pending();
	if (pending) {
		if (time_before(jiffies, end) && !need_resched() &&
		    --max_restart)
			goto restart;

		wakeup_softirqd();
	}
}

局部变量pending保存local_softirq_pending宏的返回值，它是待处理的软中断32位位图，如果第n位被设置1，那么第n位对应类型的软中断等待处理
指针h指向 softirq_vec的第一项
如果pending的第一位被置为1，则h->action（h）被调用
指针加1，所以现在它指向softirq_vec的第二项
位掩码pending右移一位，依次移动
现在h指针指向数组第二项，peding掩码位置到了第一位上
重复执行，直到pending变为0 ，循环最多执行32次
如果在MAX_SOFTIRQ_RESTART次重启处理过程之后，仍然有未处理的软中断，那么应该如何？内核将调用wakeup_softirqd唤醒软中断守护进程

3、软中断注册

kernel/softirq.c 
void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action*), void *data) 
{ 
    softirq_vec[nr].data = data; 
    softirq_vec[nr].action = action; 
}

4、软中断触发

raise_softirq(int nr)

5、软中断守护进程

kernel/softirq.c 
static int ksoftirqd(void * __bind_cpu) 
    ... 
    while (!kthread_should_stop()) { 
    if (!local_softirq_pending()) { 
        schedule(); 
    } 
    __set_current_state(TASK_RUNNING); 
    while (local_softirq_pending()) { 
        do_softirq(); 
        cond_resched(); 
    } 
    set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); 
    } 
    ... 
}

在系统启动时用 initcall 机制，在调用 init 不久，即创建了系统中的软中断守护进程。

每次被唤醒时，守护进程首先检查是否有标记出的待决软中断，否则明确地调用调度器，将控制转交到其他进程。

如果有标记出的软中断，那么守护进程接下来将处理软中断。进程在一个 while 循环中重复调用两个函数do_softirq 和 cond_resched ，直至没有标记出的软中断为止。

参考：
《深入理解linux内核》
《Linux内核深度解析》