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）

1. struct softirq_action
2. {
3.     void (*action)(struct softirq_action *); //钩子函数
4.     void *data;                              //钩子函数的形参
5. };

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）

1. enum{
2.     HI_SOFTIRQ=0, //高优先级的tasklet
3.     TIMER_SOFTIRQ,      //内核定时器
4.     NET_TX_SOFTIRQ,     //网络发送
5.     NET_RX_SOFTIRQ,     //网络接收
6.     BLOCK_SOFTIRQ,      //???
7.     TASKLET_SOFTIRQ,    //普通的tasklet
8.     SCHED_SOFTIRQ
9. }

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

1. void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action*), void *data)
2. {   //nr 即软中断向量编号
3.     softirq_vec[nr].data = data;
4.     softirq_vec[nr].action = action;
5. }

内核注册软中断的地方有：

1. start_kernel()
2. -->init_timers()
3. -->open_softirq(TIMER_SOFTIRQ,run_timer_softirq,NULL)
4. -->softirq_init()
5. -->open_softirq(TASKLET_SOFTIRQ, tasklet_action,NULL)
6. -->open_softirq(HI_SOFTIRQ,tasklet_hi_action,NULL)
8. -->do_initcall()
9. -->net_dev_init()
10. -->open_softirq(NET_TX_SOFTIRQ, net_tx_action, NULL);
11. -->open_softirq(NET_RX_SOFTIRQ, net_rx_action, NULL);
12. -->blk_dev_init()
13. -->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。

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

常用的软中断触发函数

1. void raise_softirq_irqoff(int nr){    //nr 即软中断向量编号
2.     __raise_softirq_irqoff(nr);
3. }

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

1. do_IRQ() -->irq_exit()
2. -->local_softirq_pending()
3. -->_ _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。

1. start_kernel() --> kernel_init() -->do_pre_smp_initcalls()
2. -->spawn_ksoftirqd() -->cpu_callback()
3. -->kthread_create(ksoftirqd, hcpu, "ksoftirqd/%d", hotcpu)
4. -->ksoftirqd()
5. -->local_softirq_pending()
6. -->_ _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

1. local_bh_enable()
2. -->local_softirq_pending()
3. -->_ _do_softirq()

处理过程代码详解

1. asmlinkage void __do_softirq(void)
2. {
3.     struct softirq_action *h;
4.     __u32 pending;
5. int max_restart = MAX_SOFTIRQ_RESTART;
6. int cpu;
8.     pending = local_softirq_pending();
9.     account_system_vtime(current);
11. /*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*/
12.     __local_bh_disable((unsigned long)__builtin_return_address(0));
13.     trace_softirq_enter();
14.     cpu = smp_processor_id();
15. restart:
16. /* Reset the pending bitmask before enabling irqs
17.     下面首先清除pending,以便系统可以激活其它软件中断，
18.     然后使能外部中断
19.     系统在下面的处理中，将使能外部中断以提高系统的响应，
20.     注意，必须先清除pending,再使能外部中断，否则死锁*/
21.     set_softirq_pending(0);
23.     local_irq_enable();
25.     h = softirq_vec;
27. /*下面按照从高到低调用open_softirq注册的句柄*/
28. do {
29. if (pending & 1) {
30. h->action(h); //关键的一句，tasklet、内核timer、网络中断都是在这里搞的
31.             rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
32. }
33.         h++;
34.         pending >>= 1;
35. } while (pending);
37.     local_irq_disable();
39.     pending = local_softirq_pending();
40. if (pending && --max_restart)
41.         goto restart;
43. if (pending)
44.         wakeup_softirqd();
46.     trace_softirq_exit();
48.     account_system_vtime(current);
49.     _local_bh_enable();
50. }