ksoftirq内核线程

软中断处理机制

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2009年09月28日星期一上午 10:08

每个处理器都有一组辅助处理器软中断(和tasklet)的内核线程。当内核中出现大量软中断的时候，这些内核进程就会辅助处理它们。

引入ksoftirq内核线程的原因：

对于软中断，内核会选择在几个特殊时机进行处理。而在中断处理程序返回时处理是最常见的。软中断被触发的频率有时可能很高，更不利的是，处理函数有时还会字形重复触发，那么就会导致用户空间进程无法获得足够的处理时间，因而处于饥饿状态。单纯的对重新触发的软中断采取不立即处理的策略，也无法让人接受。

最初的解决方案：

1）只要还有被触发并等待处理的软中断，本次执行就要负责处理，重新触发的软中断也在本次执行返回前被处理。这样做可以保证对内核的软中断采取即时处理的方式，关键在于，对重新触发的软中断也会立即处理。当负载很高的时候，此时若有大量被触发的软中断，而它们本身又会重复触发。系统可能会一直处理软中断根本不能完成其他任务。

2）不处理重新触发的软中断。在从中断返回的时候，内核和平常一样，也会检查所有挂起的软中断并处理他们。但是，任何自行重新触发的软中断不会马上处理，它们被放到下一个软中断执行时机去处理。而这个时机通常也就是下一次中断返回的时候。可是，在比较空闲的系统中，立即处理软中断才是比较好的做法。尽管它能保证用户空间不处于饥饿状态，但它却让软中断忍受饥饿的痛苦，而根本没有好好利用闲置的系统资源。

改进：

最终在内核中实现的方案是不会立即处理处理重新触发的软中断。而作为改进，当大量软中断出现的时候，内核会唤醒一组内核线程来处理这些负载。这些线程在最低的优先级上运行（nice值是19），这能避免它们跟其他重要的任务抢夺资源。但它们最终肯定会被执行，所以这个折中方案能够保证在软中断负担很中的时候用户程序不会因为得不到处理时间处于饥饿状态。相应的，也能保证”过量“的软中断终究会得到处理。

每个处理器都有一个这样的线程。所有线程的名字都叫做ksoftirq/n，区别在于n，它对应的是处理器的编号。在一个双CPU的机器上就有两个这样的线程，分别叫做ksoftirqd/0和ksoftirqd/1。为了保证只要有空闲的处理器，它们就会处理软中断，所以给每个处理器都分配一个这样的线程。一旦该线程被初始化，它就会执行类似下面这样的死循环：

在<Softirq.c(kernel)>中 static int ksoftirqd(void * __bind_cpu) { set_user_nice(current, 19); current->flags |= PF_NOFREEZE; set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); while (!kthread_should_stop()) { preempt_disable(); if (!local_softirq_pending()) { preempt_enable_no_resched(); schedule(); preempt_disable(); } __set_current_state(TASK_RUNNING); while (local_softirq_pending()) { /* Preempt disable stops cpu going offline. If already offline, we'll be on wrong CPU: don't process */ if (cpu_is_offline((long)__bind_cpu)) goto wait_to_die; do_softirq(); preempt_enable_no_resched(); cond_resched(); preempt_disable(); } preempt_enable(); set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); } __set_current_state(TASK_RUNNING); return 0; wait_to_die: preempt_enable(); /* Wait for kthread_stop */ set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); while (!kthread_should_stop()) { schedule(); set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE); } __set_current_state(TASK_RUNNING); return 0; }

只要有待处理的软中断(由softirq_pending()函数负责发现)，ksoftirq就会调用do_softirq去处理它们。通过重复执行这样的操作，重新触发的软中断也会被执行。如果有必要，每次迭代后都会调用schedule()以便让更重要的进程得到处理机会。当所有需要执行的操作都完成以后，该内核线程将自己设置为TASK_INTERRUPTIBLE状态，唤起调度程序选择其他可执行进程投入运行。

只要do_softirq()函数发现已经执行过的内核线程重新触发了它自己，软中断内核线程就会被唤醒。