bottom half
本帖最后由 _nosay 于 2016-11-02 17:17 编辑http://bbs.chinaunix.net/thread-4255596-1-1.html（续）
[*]bottom half 粗略理解
简单的说，就是将一件完整的事细化，想象一下，如果有个人在食堂窗口打完饭之后，非要吃完再走，导致后面的人都得排队等着，是不是很憋屈？所以食堂里划分了打饭区和用餐区。
对于计算机来说，如果设计不合理就会导致更严重的后果，比如网络中一个报文经历了重重“磨难”，从发送端到达接收端，却因为接收端关中断而必须重传，大大增加了网络负担。
[*]关中断=可以保护，开不断≠不需要保护
将比较耗时的处理部分放在开中断时执行，纯粹是为了执行它的时候，CPU仍然能够响应中断，并不代表这段过程允许受到干扰，比如Linux内核为了减轻驱动程序员编写中断处理函数的负担，对于bottom half设计的就很保守，用两"把"锁保护bh函数的执行不被干扰：
① bh函数执行途中，当前CPU又产生一次同样的中断，最终又进入该函数执行，所以每个CPU内部有一把锁；
② bh函数执行途中，其它CPU又产生一次同样的中断，最终又进入该函数执行，所以所有CPU公共有一把锁。
除了用锁，还可以像do_IRQ()函数那样用IRQ_INPROGRESS、IRQ_PENDING标记，对某个执行过程进行保护，所以千万不要在“中断的开关”与“保护”之间完全画等号。
（内核很多对于同一个问题的不同解决方案，有时候没有明显的好坏之分，好的内核或驱动程序员，应该根据自己的应用场景，尽量选择合适的机制，让整个系统能更好的运行）
[*]软中断由来
上述提到bottom half缓解了中断丢失的问题，但对bh函数的保护做的过于保守，而软中断是基于对保守程度的放开，设计的一种新框架，并且为了兼容老的bh函数（依赖于老框架的充分保护），即保留bottom half机制，也就是在softirq机制的基础上再多加一些保护罢了。
（学内核时深刻体会到一种感觉：永无止境。经常当感觉这样已经很好了的时候，新版本的内核又设计出更精妙或更完善的方案，所以说学习内核可以治心浮气躁，让心静下来{:qq28:}）
[*]softirq过程
① 初始化
softirq_init()函数用于整个软中断框架的初始化（只初始化了两种软中断：HI_SOFTIRQ、TASKLET_SOFTIRQ，其它用于以后扩展，以及基于HI_SOFTIRQ软中断的bottom half框架初始化）；
将来某些内核子模块需要使用某种软中断时，该子模块初始化时需要调用相应接口，注册软中断函数，比如init_bh()。
② 软中断的产生及响应
软中断与硬中断最根本的区别，就是执行真正中断服务函数的时机不同，“软中断服务函数”并不是在硬件产生中断时CPU自动跳转到的那段代码内直接执行，为了事后知道刚才产生了哪种中断，需要“标记”下来（对于软中断来说，就是“产生”）。
（这应该就是“软中断”这个名字的由来，一方面硬中断的产生是通过硬件上的INTR引线获知，而软中断是通过软件中的变量获知，另一方面相对于硬中断处理函数，它的时间要求更“缓和”、硬件要求也更“缓和”（不要求关中断））
如同文件系统中，每个文件对应的dentry只有一个，但多个进程或同一进程，可以有多个file结构表示对该文件的操作上下文。软中断框架中softirq_vec、bh_task_vec、bh_base等在整个内存中只有一份，但每个CPU的“软中断状态信息”，各自独自占有一份（所以softirq相对于bottom half，就解放了所有CPU之间的那把锁，而加上更严格的限制，就可以兼容bottom half）：
关键是__softirq_active、__local_irq_mask，它们都占32位，当它们第x位都为1时，执行softirq_vec.action()函数，通过上面的open_softirq()函数可以看出，在打开HI_SOFTIRQ、TASKLET_SOFTIRQ“软中断通道”的同时，也将各个CPU的mask相应位也打开了。
而tasklet_hi_vec是各个CPU希望通过软中断框架最终执行的函数，即刚刚“标记”并挂到链表的函数，比如将__localirq_active的第0位打开，是希望通过softirq_vec.action()指向的tasklet_hi_action()函数，从softirq框架“过渡”到bottom half框架，那里就会用到该CPU对应的tasklet_hi_vec[].list，依次执行“产生”中断时，挂在上面的hb函数：
另外，什么时候“产生”中断？什么时候响应中断？
硬件产生时钟中断时，执行do_timer()，里面只是“产生”一下软中断，很快就返回了：
每次硬中断执行完处理函数，或从系统调用返回时，会判断是否需要执行软中断处理函数：
③ HI_SOFTIRQ、TASKLET_SOFTIRQ软中断比
HI_SOFTIRQ软中断最终要执行的，通过bh_task_vec挂到链表里的bh函数链，由tasklet_hi_action()→bh_action()函数“包装”，外面加了锁；
TASKLET_SOFTIRQ软中断最终要执行的，也是通过bh_task_vec挂到链表里，由tasklet_action()函数“包装”，外面没有加锁。
所以，如果某个软中断服务函数，可以多CPU并行执行，但必须要求硬件关中断，就可以注册为TASKLET_SOFTIRQ。
[*]三个很相似的概念
① 硬中断：外部设备对CPU的中断
② 软中断：“硬中断服务程序”对内核的中断
③ 信号：内核（或其它进程）对某个进程的中断（详见《Linux内核源代码情景分析》6.8节）
（概念不是用来咬文嚼字的，是用来更简单的表达和更方便理解，所以思想的传播需要概念，你如果正在抱怨概念，那肯定是在抱怨自己不肯努力去理解它们{:qq28:}）
页:
[1]