Chap7 下半部和退后执行的工作

wthsunny

7.1 下半部
     任务：执行与中断处理密切相关而中断处理程序本身不执行的工作。
     => 减少中断处理程序的运行时间；
           下半部通常在中断处理程序返回时就会执行，且允许所有中断。
    三种下半部实现机制：
                       软中断、tasklet、工作队列
7.2 软中断
7.2.1 软中断的实现

/*
* structure representing a single softirq entry 软中断结构
*/
struct softirq_action {
        void (*action)(struct softirq_action *); /* function to run */
        void *data; /* data to pass to function */
};
static struct softirq_action softirq_vec[32];最多有32个软中断
软中断处理程序：void softirq_handler(struct softirq_action *)
执行软中断（do_softirq()）：
       软中断不会抢占另一个软中断，一个注册的软中断在标记后才会执行（触发软中断）；
       其他软中断，甚至是相同类型软中断，可以在其他处理器上同时执行；
       中断处理程序返回前 => 标记它的软中断
   => 软中断被检查和执行（条件：从一个硬件中断代码返回；
                                                                      在ksoftirqd内核线程中；
                                                                      在显式检查和执行待处理的软中断的代码中）

u32 pending = softirq_pending(cpu);//softirq_pending()返回的是待处理软中断的32位位图
if (pending) {
    struct softirq_action *h = softirq_vec;
    softirq_pending(cpu) = 0;
    do {
        if (pending & 1)
            h->action(h);
        h++;
        pending >>= 1;
    } while (pending); //这个循环最多执行32次
}
7.2.2 使用软中断
       (1) 分配索引
Tasklet
Priority
Softirq Description
HI_SOFTIRQ
0
High-priority tasklets       优先级高的tasklet
TIMER_SOFTIRQ
1
Timer bottom half                  定时器的下半部
NET_TX_SOFTIRQ
2
Send network packets           发送网络数据包
NET_RX_SOFTIRQ
3
Receive network packets     接收网络数据包
SCSI_SOFTIRQ
4
SCSI bottom half                     SCSI的下半部
TASKLET_SOFTIRQ
5
Tasklets                                      
说明：      
         定义在中
         建立一个新的软中断必须在此枚举类型中加入新项；
         HI_SOFTIRQ为第一项，TASKLET_SOFTIRQ为最后一项，新项可插在网络项之后，TASKLET_SOFTIRQ之前；
       (2) 注册软中断处理程序
         open_softirq()
         参数：软中断索引号、处理函数、data域存放的数值
       (3) 触发软中断
          raise_softirq()或raise_softirq_irqoff()
          参数：软中断索引号
总结：
          中断处理程序执行硬件相关的操作，然后触发相应的软中断，并退出；
          内核执行完中断处理程序，调用do_softirq()函数，软中断执行中断处理程序的剩余任务（下半部）；
          软中断很少使用，用于执行频率和连续性都很高的情况；
          通常用tasklet。

7.3 tasklet
tasklet结构体：

struct tasklet_struct {
        struct tasklet_struct *next; /* next tasklet in the list */
        unsigned long state; /* state of the tasklet ：
                                           0；TASKLET_STATE_SCHED（tasklet已被调度，准备运行）；TASKLET_STATE_RUN（正在运行）*/
        atomic_t count; /* reference counter为0时tasklet才被激活 */
        void (*func)(unsigned long); /* tasklet handler function */
        unsigned long data; /* argument to the tasklet function */
};
调度tasklet：tasklet_schedule()和tasklet_hi_schedule()（接收一个指向tasklet_struct结构的指针作为参数）
已调度的tasklet存放在tasklet_vec和tasklet_hi_vec中，它们是由tasklet_struct构成的链表。
运用HI_SOFTIRQ和TASKLET_SOFTIRQ两个软中断。
使用tasklet：(1) 声明tasklet——静态：DECLARE_TASKLET(name, func, data)或DECLARE_TASKLET_DISABLED(name, func, data)；
                                    动态：tasklet_init(t, tasklet_handler, dev)
(2) 编写tasklet处理程序——void tasklet_handler(unsigned long data)
(3) 调度tasklet——tasklet_schedule(&my_tasklet)
ksoftirqd：用于辅助处理软中断的内核线程；只要有待处理的软中断，ksoftirqd就会调用do_softirq去处理它们

7.4 工作队列
推后执行的任务可以睡眠；
工作队列允许重新调度；
可以中内核线程替换。
工作队列的实现：
内核线程－工作者线程（worker thread）
默认的工作者线程叫events/n，n是处理器的编号；
1 表示线程的数据结构－workqueue_struct

    struct workqueue_struct {
        struct cpu_workqueue_struct cpu_wq[NR_CPUS];
        const char *name;
        struct list_head list;
};
    struct cpu_workqueue_struct {
        spinlock_t lock; /* lock protecting this structure */
        long remove_sequence; /* least-recently added (next to run) */
        long insert_sequence; /* next to add */
        struct list_head worklist; /* list of work */
        wait_queue_head_t more_work;
        wait_queue_head_t work_done;
        struct workqueue_struct *wq; /* associated workqueue_struct */
        task_t *thread; /* associated thread */
        int run_depth; /* run_workqueue() recursion depth */
};
     2 表示工作的数据结构－work_struct

    struct work_struct {
        unsigned long pending; /* is this work pending? */
        struct list_head entry; /* link list of all work */
        void (*func)(void *); /* handler function */
        void *data; /* argument to handler */
        void *wq_data; /* used internally */
        struct timer_list timer; /* timer used by delayed work queues */
};
这些结构体连接成链表；
工作者线程用普通的内核线程实现的，执行worker_thread()函数；
     3 run_workqueue()

使用工作队列：
(1) 创建推后的工作
静态：DECLARE_WORK(name, void (*func)(void *), void *data);
动态：INIT_WORK(struct work_struct *work, void(* func)(void *), void *data);
(2) 工作队列处理函数
void work_handler(void *data)
(3) 对工作进行调度
schedule_work(&work);
schedule_delayed_work(&work, delay);
(4) 刷新操作
void flush_scheduled_work(void);
(5) 创建新的工作队列
默认的队列不能满足需要的情况下
srruct workqueue_struct *create_workqueue(const char *name)
                        调度自己创建的工作队列：

int queue_work(struct workqueue_struct *wq, struct work_struct *work)
int queue_delayed_work(struct workqueue_struct *wq,
                       struct work_struct *work,
                       unsigned long delay)

7.5 下半部机制的选择
Bottom Half
Context
Inherent Serialization
Softirq
Interrupt
None
Tasklet
Interrupt
Against the same tasklet
Work queues
Process
None (scheduled as process context)


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