Linux内核中的软中断、tasklet和工作队列详解

本文主要介绍Linux内核中的软中断、tasklet和工作队列详解：

首先，先介绍一下中断上下文以及进程上下文：

所谓上下文就是中断或进程发生时前后的环境。中断上下文就是当中断产生后，将中断前的参数或函数入口等参数保存到临时寄存器中，也就是我们常说的保护现场或中断上文，然后进入中断向量表中查找跳转或执行的中断，到恢复现场可以统称为中断下文，我的理解就是这样。

而进程上下文就是进程在执行的过程中，由于CPU调度的关系转去执行其他的进程时，需要保护或保存的环境或变量。有些文章将其分为：进程上，进程中，进程下。对应过去，当前以及未来。

 

通常我们将中断分为上半部与下半部，两者最主要的区别就是：是否能够接收延迟响应的问题。比如说：在网络传输中，网卡接收到数据包这个事件不一定需要马上被处理，适合用下半部去实现；但是用户敲击键盘这样的事件就必须马上被响应，应该用上半部中断实现。

• 如果一个任务对时间非常敏感，将其放在中断处理程序中执行。
• 如果一个任务和硬件相关，将其放在中断处理程序中执行。
• 如果一个任务要保证不被其他中断（特别是相同的中断）打断，将其放在中断处理程序中执行。
• 其他所有任务，考虑放在下半部去执行。

有写内核任务需要延后执行，因此才有的下半部，进而实现了三种实现下半部的方法。这就是本文要讨论的软中断、tasklet和工作队列。

下表可以更直观的看到它们之间的关系。

软中断

• 软中断作为下半部机制的代表，是随着SMP（share memory processor）的出现应运而生的，它也是tasklet实现的基础（tasklet实际上只是在软中断的基础上添加了一定的机制）。软中断一般是“可延迟函数”的总称，有时候也包括了tasklet（请读者在遇到的时候根据上下文推断是否包含tasklet）。它的出现就是因为要满足上面所提出的上半部和下半部的区别，使得对时间不敏感的任务延后执行，而且可以在多个CPU上并行执行，使得总的系统效率可以更高。它的特性包括：
• 产生后并不是马上可以执行，必须要等待内核的调度才能执行。软中断不能被自己打断(即单个cpu上软中断不能嵌套执行)，只能被硬件中断打断（上半部）。
• 可以并发运行在多个CPU上（即使同一类型的也可以）。所以软中断必须设计为可重入的函数（允许多个CPU同时操作），因此也需要使用自旋锁来保其数据结构