中断中为何不能使用信号量,中断上下文为何不能睡眠

本文深入探讨了为什么在中断处理中不能使用信号量以及中断上下文为何不能睡眠的原因。中断上下文不属于任何进程,因此没有task_struct,无法睡眠。此外,由于中断的频繁性和快速处理需求,维护中断上下文的task_struct会降低系统吞吐量。在某些实时系统中,为中断上下文分配task_struct可以提升实时性但会牺牲吞吐量。

        不论是书上还是网上,对这块的解释,总是很凌乱,  让人不好理清。   大部分开发者可能也只知其然,不知所以然。在网上找到一篇对此解释言简意赅,一看就懂的文章,故分享过来。

1、中断中为何不能使用信号量?

答: 信号量会导致睡眠。

2、中断上下为何不能睡眠?

(以下为转载: http://blog.chinaunix.net/uid-7332782-id-3213376.html)

        中断发生以后,CPU跳到内核设置好的中断处理代码中去,由这部分内核代码来处理中断。这个处理过程中的上下文就是中断上下文。
     为什么可能导致睡眠的函数都不能在中断上下文中使用呢? 首先睡眠的含义是将进程置于“睡眠”状态,在这个状态的进程不能被调度执行。然后,在一定的时机,这个进程可能会被重新置为“运行”状态,从而可能被调度执行。 可见,“睡眠”与“运行”是针对进程而言的,代表进程的task_struct结构记录着进程的状态。内核中的“调度器”通过task_struct对进程进行调度。
     但是,中断上下文却不是一个进程,它并不存在task_struct,所以它是不可调度的。所以,在中断上下文就不能睡眠。
     那么,中断上下文为什么不存在对应的task_struct结构呢?
     中断的产生是很频繁的(至少每毫秒(看配置,可能10毫秒或其他值)会产生一个时钟中断),并且中断处理过程会很快。如果为中断上下文维护一个对应的task_struct结构,那么这个结构频繁地分配、回收、并且影响调度器的管理,这样会对整个系统的吞吐量有所影响。
     但是在某些追求实时性的嵌入式linux中,中断也可能被赋予task_struct结构。这是为了避免大量中断不断的嵌套,导致一段时间内CPU总是运行在中断上下文,使得某些优先级非常高的进程得不到运行。这种做法能够提高系统的实时性,但是代价是吞吐量的降低。

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