linux中断处理上下部分

时间：2023-03-09 16:44:43
linux中断处理上下部分

一.linux中断处理为什么要分为上下部

1.1. 中断处理的上半部（top half，又叫顶半部）和处理的下半部（bottom half，又叫底半部）

1.1. linux中断处理不参与调度，故中断处理时间过长会影响实时性

1.2. ISR运行时间尽可能短，但有些处理没有部分很短处理完，于是linux内核提供中断处理上下部。

二. 两种处理机中

2.1 tasklet机制

2.1.1. 相关函数位于interrupt.h

2.1.2. DECLARE_TASKLET和tasklet_schedule很重要

/* Tasklets --- multithreaded analogue of BHs.

   Main feature differing them of generic softirqs: tasklet

   is running only on one CPU simultaneously.

   Main feature differing them of BHs: different tasklets

   may be run simultaneously on different CPUs.

   Properties:

   * If tasklet_schedule() is called, then tasklet is guaranteed

     to be executed on some cpu at least once after this.

   * If the tasklet is already scheduled, but its excecution is still not

     started, it will be executed only once.

   * If this tasklet is already running on another CPU (or schedule is called

     from tasklet itself), it is rescheduled for later.

   * Tasklet is strictly serialized wrt itself, but not

     wrt another tasklets. If client needs some intertask synchronization,

     he makes it with spinlocks.

 */

struct tasklet_struct

{

    struct tasklet_struct *next;

    unsigned long state;

    atomic_t count;

    void (*func)(unsigned long);

    unsigned long data;

};

#define DECLARE_TASKLET(name, func, data) \

struct tasklet_struct name = { NULL, , ATOMIC_INIT(), func, data }

#define DECLARE_TASKLET_DISABLED(name, func, data) \

struct tasklet_struct name = { NULL, , ATOMIC_INIT(), func, data }

enum

{

    TASKLET_STATE_SCHED,    /* Tasklet is scheduled for execution */

    TASKLET_STATE_RUN    /* Tasklet is running (SMP only) */

};

#ifdef CONFIG_SMP

static inline int tasklet_trylock(struct tasklet_struct *t)

{

    return !test_and_set_bit(TASKLET_STATE_RUN, &(t)->state);

}

static inline void tasklet_unlock(struct tasklet_struct *t)

{

    smp_mb__before_clear_bit();

    clear_bit(TASKLET_STATE_RUN, &(t)->state);

}

static inline void tasklet_unlock_wait(struct tasklet_struct *t)

{

    while (test_bit(TASKLET_STATE_RUN, &(t)->state)) { barrier(); }

}

#else

#define tasklet_trylock(t) 1

#define tasklet_unlock_wait(t) do { } while (0)

#define tasklet_unlock(t) do { } while (0)

#endif

extern void __tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t);

static inline void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t)

{

    if (!test_and_set_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state))

        __tasklet_schedule(t);

}

2.2. workqueue机制

2.2.1.  相关函数位于include/linux/workqueue.h

2.2.2. DECLARE_WORK和schedule_work很重要

#define DECLARE_WORK(n, f)                    \

    struct work_struct n = __WORK_INITIALIZER(n, f)

extern int schedule_work(struct work_struct *work);

2.3.中断上下半部处理原则

(1)必须立即进行紧急处理的极少量任务放入在中断的顶半部中，此时屏蔽了与自己同类型的中断，由于任务量少，所以可以迅速不受打扰地处理完紧急任务。

(2)需要较少时间的中等数量的急迫任务放在tasklet中。此时不会屏蔽任何中断（包括与自己的顶半部同类型的中断），所以不影响顶半部对紧急事务的处理；同时又不会进行用户进程调度，从而保证了自己急迫任务得以迅速完成。

(3)需要较多时间且并不急迫（允许被操作系统剥夺运行权）的大量任务放在workqueue中。此时操作系统会尽量快速处理完这个任务，但如果任务量太大，期间操作系统也会有机会调度别的用户进程运行，从而保证不会因为这个任务需要运行时间将其它用户进程无法进行。

(4)可能引起睡眠的任务放在workqueue中。因为在workqueue中睡眠是安全的。在需要获得大量的内存时、在需要获取信号量时，在需要执行阻塞式的I/O操作时，用workqueue很合适。

参考文献《朱老师.触摸屏驱动移植实战》

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