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标题: 底半部机制：tasklet、工作队列、软中断 [打印本页]

作者: todayrw 时间: 2009-04-29 16:46
标题: 底半部机制：tasklet、工作队列、软中断
谁能形象通俗地、详细地讲解一下三种底半部机制：tasklet、工作队列、软中断？
以及“软中断和tasklet运行于中断上下文，而工作队列则运行于进程上下文。因此，软中断和tasklet处理函数中不能睡眠，而工作队列处理函数中允许睡眠”。

作者: new_learner 时间: 2009-04-29 16:46

原帖由 todayrw 于 2009-4-30 10:31 发表
有关工作队列还能够理解。
但关于软中断和tasklet之间的区别和联系还很模糊。
你说“能用tasklet的最好不要用软中断”，而书上又说“tasklet是基于软中断实现的”，但书上对软中断本身是怎么实现的也没有描述清楚。
可否对软中断和tasklet之间的区别和联系做一些答复，谢谢！

2.6 的linux kernel最多可以使用32中softirq，见代码：

softirq.c
/*表示softirq最多可以有32种类型，实际上linux只使用了六种，见文件interrupt.h*/
static struct softirq_action softirq_vec[32] __cacheline_aligned_in_smp;

复制代码

linux中实际使用的六种：

interrupt.h
enum
{
HI_SOFTIRQ=0, /*用于高优先级的tasklet*/
TIMER_SOFTIRQ, /*用于定时器的下半部*/
NET_TX_SOFTIRQ,/*用于网络层发包*/
NET_RX_SOFTIRQ, /*用于网络层收报*/
SCSI_SOFTIRQ, /*用于scsi设备*/
TASKLET_SOFTIRQ /*用于低优先级的tasklet*/
};

复制代码

对于softirq，linux kernel中是在中断处理程序执行的，具体的路径为：

do_IRQ() --> irq_exit() --> invoke_softirq() --> do_softirq() --> __do_softirq()

复制代码

在__do_softirq()中有这么一段代码：

do {
if (pending & 1) {
h->action(h);
rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
}
h++;
pending >>= 1;
} while (pending);

复制代码

你看，这里就是对softirq进行处理了，因为pengding是一个__u32的类型，所以每一位都对应了一种softirq，正好是32种（linux kernel中实际上只使用了前6种）.
h->action(h),就是运行softirq的处理函数。

对于tasklet，前面已经说了，是一种特殊的softirq，具体就是第0和第5种softirq，所以说tasklet是基于softirq来实现的。
tasklet既然对应第0和第5种softirq，那么就应该有对应的处理函数，以便h->action()会运行tasklet的处理函数。
我们看代码：

softirq.c
void __init softirq_init(void)
{
open_softirq(TASKLET_SOFTIRQ, tasklet_action, NULL);
open_softirq(HI_SOFTIRQ, tasklet_hi_action, NULL);
}

复制代码

这里注册了两种tasklet所在的softirq的处理函数，分别对应高优先级的tasklet和低优先级的tasklet。

我们看低优先级的吧（高优先级的也一样）。

static void tasklet_action(struct softirq_action *a)
{
struct tasklet_struct *list;
local_irq_disable();
list = __get_cpu_var(tasklet_vec).list;
__get_cpu_var(tasklet_vec).list = NULL;
local_irq_enable();
while (list) {
struct tasklet_struct *t = list;
list = list->next;
if (tasklet_trylock(t)) {
if (!atomic_read(&t->count)) {
if (!test_and_clear_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state))
BUG();
t->func(t->data);
tasklet_unlock(t);
continue;
}
tasklet_unlock(t);
}
local_irq_disable();
t->next = __get_cpu_var(tasklet_vec).list;
__get_cpu_var(tasklet_vec).list = t;
__raise_softirq_irqoff(TASKLET_SOFTIRQ);
local_irq_enable();
}
}

复制代码

你看，在运行softirq的处理时（__do_softirq），对于

do {
if (pending & 1) {
h->action(h);
rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
}
h++;
pending >>= 1;
} while (pending);

复制代码

如果tasklet有任务需要处理，会运行到h->action()，这个函数指针就会指向tasklet_action()，然后在tasklet_action()里再去执行tasklet对应的各个任务，这些任务都是挂在一个全局链表里面的，具体的代码这里就不分析了。

另外， softirq在smp中是可能被同时运行的，所以softirq的处理函数必须被编写成可重入的函数。
但tasklet是不会在多个cpu之中同时运行的，所以tasklet的处理函数可以编写成不可重入的函数，这样就减轻了编程人员的负担。

不知道这样写，LZ看明白了没有？

作者: todayrw 时间: 2009-04-29 17:07
自己顶一下，大家讨论讨论吧

作者: dreamice 时间: 2009-04-29 19:10
标题: 回复 #1 todayrw 的帖子
你是想讨论这几种机制的区别么？

作者: todayrw 时间: 2009-04-30 09:30
标题: 回复 #3 dreamice 的帖子
是的，还有这句话“软中断和tasklet运行于中断上下文，而工作队列则运行于进程上下文。因此，软中断和tasklet处理函数中不能睡眠，而工作队列处理函数中允许睡眠”。

作者: new_learner 时间: 2009-04-30 09:40
可能Lz需要找本书，搞清楚进程是什么，中断是什么，他们之间是否有关系。
搞清楚了这些，tasklet、工作队列、软中断之间的区别和联系，看《linux kernel development》就很简单了。

作者: dreamice 时间: 2009-04-30 09:49

原帖由 todayrw 于 2009-4-30 09:30 发表
是的，还有这句话“软中断和tasklet运行于中断上下文，而工作队列则运行于进程上下文。因此，软中断和tasklet处理函数中不能睡眠，而工作队列处理函数中允许睡眠”。

有句话是这样的：能用tasklet的最好不要用软中断。
工作队列(work queue)是Linux kernel中将工作推后执行的一种机制。这种机制和BH或Tasklets不同之处在于工作队列是把推后的工作交由一个内核线程去执行，因此工作队列的优势就在于它允许重新调度甚至睡眠，它和软中断与tasklet的区别表现在以下几方面：
1、tasklet 在软件中断上下文中运行的结果是所有的 tasklet 代码必须是原子的. 相反, 工作队列函数在一个特殊内核进程上下文运行; 结果, 它们有更多的灵活性. 特别地, 工作队列函数能够睡眠.

2、tasklet 常常在它们最初被提交的处理器上运行. 工作队列以相同地方式工作, 缺省地

3、内核代码可以请求工作队列函数被延后一个明确的时间间隔
两者之间关键的不同是 tasklet 执行的很快, 短时期, 并且在原子态, 而工作队列函数可能有高周期但是不需要是原子的. 每个机制有它适合的情形

作者: todayrw 时间: 2009-04-30 10:31
标题: 回复 #6 dreamice 的帖子
有关工作队列还能够理解。
但关于软中断和tasklet之间的区别和联系还很模糊。
你说“能用tasklet的最好不要用软中断”，而书上又说“tasklet是基于软中断实现的”，但书上对软中断本身是怎么实现的也没有描述清楚。
可否对软中断和tasklet之间的区别和联系做一些答复，谢谢！

作者: dreamice 时间: 2009-04-30 10:50
标题: 回复 #7 todayrw 的帖子
关于软中断和tasklet，我记得是这样的：
1、相同的软中断和tasklet在不同CPU（SMP的情况）上都不能并发的执行；
2、不同的软中断不能在不同的CPU上并发执行；
3、不通的tasklet可以在不同的CPU上并发执行。

作者: todayrw 时间: 2009-04-30 15:00
标题: 回复 #2 new_learner 的帖子
明白了！谢谢！讲得很详细！

作者: todayrw 时间: 2009-04-30 15:01
标题: 回复 #9 dreamice 的帖子
不好意思，老兄，你也幸苦了！怎么给你分啊？

作者: dreamice 时间: 2009-04-30 15:31

原帖由 todayrw 于 2009-4-30 15:01 发表
不好意思，老兄，你也幸苦了！怎么给你分啊？

无所谓了，搞清楚就行了，分只能给一个人的，呵呵

作者: todayrw 时间: 2009-04-30 20:39
标题: 回复 #12 dreamice 的帖子
谢谢！

作者: emmoblin 时间: 2009-04-30 23:04
lkd要看3遍

作者: shenxiaocheng 时间: 2009-05-05 15:00
标题: 回复 #14 emmoblin 的帖子
第二遍刚完～～

作者: dreamice 时间: 2009-05-05 15:20
标题: 回复 #15 shenxiaocheng 的帖子
看再多遍，还不如看懂了一遍

作者: 玉虚掌门 时间: 2010-04-23 16:59
我也正在学习这个，收集如下资料，供参考：
在Linux2.6的内核中存在三种不同形式的下半部实现机制：软中断，tasklet和工作队列。
下面将比较三种机制的差别与联系。
软中断： 1、软中断是在编译期间静态分配的。
      2、最多可以有32个软中断。
      3、软中断不会抢占另外一个软中断，唯一可以抢占软中断的是中断处理程序。
      4、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护其数据结构。
      5、目前只有两个子系直接使用软中断：网络和SCSI。
      6、执行时间有：从硬件中断代码返回时、在ksoftirqd内核线程中和某些显示检查并执行软中断的代码中。
tasklet： 1、tasklet是使用两类软中断实现的：HI_SOFTIRQ和TASKLET_SOFTIRQ。
      2、可以动态增加减少，没有数量限制。
      3、同一类tasklet不能并发执行。
      4、不同类型可以并发执行。
      5、大部分情况使用tasklet。
工作队列： 1、由内核线程去执行，换句话说总在进程上下文执行。
      2、可以睡眠，阻塞。

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