Linuxsoftirq
一、软中断产生的原因
软中断：用于有效的实现内核的延期操作，也是底半部机制tasklet的基础
二、数据结构
1)softirq_action
该结构是软中断的核心数据结构，代表软中断处理函数。
structsoftirq_action
{
void (*action)(structsoftirq_action*);
};
2）下面是软中断的类型，目前支持10个软中断类型。
enum
{
HI_SOFTIRQ=0,
TIMER_SOFTIRQ,
NET_TX_SOFTIRQ,
NET_RX_SOFTIRQ,
BLOCK_SOFTIRQ,
BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ,
TASKLET_SOFTIRQ,
SCHED_SOFTIRQ,
HRTIMER_SOFTIRQ,
RCU_SOFTIRQ, /*PreferableRCUshouldalwaysbethelastsoftirq*/
NR_SOFTIRQS
};
3）softirq_vec
该数组存储了已注册的软中断类型对应的处理函数，该数组非常重要
staticstructsoftirq_actionsoftirq_vec[NR_SOFTIRQS]__cacheline_aligned_in_smp;
三、软中断的注册
要在内核中使用一个软中断，首先要进行注册，所谓注册，其实就是在数组softirq_vec中增加相应软中断的处理函数，调用函数定义如下：
/*
注册一个软中断，即在软中断向量数据中，增加软中断number为nr的处理函数
*/
voidopen_softirq(intnr,void(*action)(structsoftirq_action*))
{
softirq_vec[nr].action=action;
}
四、启动软中断
如果要启动某个软中断，则需要置位irq_stat[cpu].__softirq_pending中的相应位，而后续的处理工作则由do_softirq处理。
而设置__softirq_pending的操作则由函数__raise_softirq_irqoff来实现。
可以通过以下两种方法启动软中断：
1）在中断上下文中，通过调用函数raise_softirq，置位irq_stat[cpu].__softirq_pending中的相应软中断位，则会在中断结束后在函数irq_exit中调用invoke_softirq，实现软中断处理
2）在非中断上下文中，通过调用raise_softirq_irqoff，置位irq_stat[cpu].__softirq_pending中的相应软中断位，并唤醒软中断守护进程，通过软中断守护进程实现软中断的处理
3）在__do_softirq中，当该函数执行完时还有未决的软中断，则唤醒软中断守护进程，由软中断守护进程继续处理未决的软中断
以上3种方法中，不管是通过调用函数invoke_softirq，还是通过软中断守护进程来处理软中断，最终都会调用函数do_softirq、__do_softirq。
do_softirq主要完成以下工作
1）首先判断当前是否在中断上下文中，若是则直接返回
2）关闭irq，读取当前cpu的irq_stat[cpu].__softirq_pending
3）判断__softirq_pending的值是否为0，若不为0则说明有软中断待处理，则调用__do_softirq
asmlinkagevoiddo_softirq(void)
{
__u32pending;
unsignedlongflags;
if(in_interrupt())
return;
local_irq_save(flags);
pending=local_softirq_pending();
if(pending)
__do_softirq();
local_irq_restore(flags);
}
__do_softirq的定义如下：
其主要完成的工作有：
1）获取irq_stat[cpu].__softirq_pending的值
2）重置irq_stat[cpu].__softirq_pending的值为0，并开启软中断
3）获取软中断向量数据softirq_vec
4）在一个while循环中，对于每一个未处理的软中断，执行softirq_vec中相对应的action处理函数
5）关闭中断，重新读取irq_stat[cpu].__softirq_pending的值，若该值不为0则
6）在重复执行的次数没有超过MAX_SOFTIRQ_RESTART，且irq_stat[cpu].__softirq_pending的值不为0时，重新执行上述2、3、4、5的操作
7）若已超过MAX_SOFTIRQ_RESTART，则调用wakeup_softirqd，唤醒软中断守护进程，由软中断守护进程继续处理
#defineMAX_SOFTIRQ_RESTART10
asmlinkagevoid__do_softirq(void)
{
structsoftirq_action*h;
__u32pending;
intmax_restart=MAX_SOFTIRQ_RESTART;
intcpu;
pending=local_softirq_pending();
account_system_vtime(current);
__local_bh_disable((unsignedlong)__builtin_return_address(0));
lockdep_softirq_enter();
cpu=smp_processor_id();
restart:
/*Resetthependingbitmaskbeforeenablingirqs*/
set_softirq_pending(0);
local_irq_enable();
h=softirq_vec;
do{
if(pending&1){
intprev_count=preempt_count();
kstat_incr_softirqs_this_cpu(h-softirq_vec);
trace_softirq_entry(h,softirq_vec);
h->action(h);
trace_softirq_exit(h,softirq_vec);
if(unlikely(prev_count!=preempt_count())){
printk(KERN_ERR"huh,enteredsoftirq%td%s%p"
"withpreempt_count%08x,"
"exitedwith%08x?\n",h-softirq_vec,
softirq_to_name[h-softirq_vec],
h->action,prev_count,preempt_count());
preempt_count()=prev_count;
}
rcu_bh_qs(cpu);
}
h++;
pending>>=1;
}while(pending);
local_irq_disable();
pending=local_softirq_pending();
if(pending&&–max_restart)
gotorestart;
if(pending)
wakeup_softirqd();
lockdep_softirq_exit();
account_system_vtime(current);
_local_bh_enable();
}
疑问：在SMP下，多个CPU可以同时执行同一个软中断吗？
解答：因为每一个CPU都有一个__softirq_pending变量，那么在同一时刻多个CPU的__softirq_pending的某个相同位可能都为1，这样的话，就可能出现在同一时刻多个CPU同时执行同一个软中断。
软中断的应用：
在内核代码中，使用软中断的有：在接收和发送网络数据包时，会借助软中断实现；另一个中断底半部处理机制tasklet也使用了软中断，tasklet即使用软中断作为基础，然后再实现tasklet。在我们编写我们自己的驱动代码时，个人建议首选使用tasklet，而不要使用softirq。
出门走好路，出口说好话，出手做好事。
