Linux 非強制中斷

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一、非強制中斷註冊
和硬中斷類似，非強制中斷也有類似的中斷向量表，只不過是用“軟體”實現的。
struct softirq_action softirq_vec[32]是非強制中斷向量表  
（檔案linux_2_6_24/kernel/softirq.c）

1. struct softirq_action
2. {
3.     void (*action)(struct softirq_action *); //鉤子函數
4.     void *data;                              //鉤子函數的形參
5. };

核心用到的中斷向量（其實就是數組下標）如下所示
（檔案linux_2_6_24/include/linux/interrupt.h）

1. enum{
2.     HI_SOFTIRQ=0, //高優先順序的tasklet
3.     TIMER_SOFTIRQ,      //核心定時器
4.     NET_TX_SOFTIRQ,     //網路發送
5.     NET_RX_SOFTIRQ,     //網路接收
6.     BLOCK_SOFTIRQ,      //???
7.     TASKLET_SOFTIRQ,    //普通的tasklet
8.     SCHED_SOFTIRQ
9. }

核心註冊一個非強制中斷用函數，本質上就是就是初始化數組某一元素

1. void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action*), void *data)
2. {   //nr 即非強制中斷向量編號
3.     softirq_vec[nr].data = data;
4.     softirq_vec[nr].action = action;
5. }

核心註冊非強制中斷的地方有：

1. start_kernel()
2. -->init_timers()
3. -->open_softirq(TIMER_SOFTIRQ,run_timer_softirq,NULL)
4. -->softirq_init()
5. -->open_softirq(TASKLET_SOFTIRQ, tasklet_action,NULL)
6. -->open_softirq(HI_SOFTIRQ,tasklet_hi_action,NULL)
8. -->do_initcall()
9. -->net_dev_init()
10. -->open_softirq(NET_TX_SOFTIRQ, net_tx_action, NULL);
11. -->open_softirq(NET_RX_SOFTIRQ, net_rx_action, NULL);
12. -->blk_dev_init()
13. -->open_softirq(BLOCK_SOFTIRQ, blk_done_softirq,NULL)

二、非強制中斷觸發
前面註冊完了，現在開始觸發。
核心用一個資料結構來標記曾經有“非強制中斷”發生過（或者說成非強制中斷被觸發過）
__softirq_pending 共32bit，即每個bit對應非強制中斷的一個向量，實際使用了6個bit
第n個bit置1，即softirq_vec[n]有非強制中斷發生。

1. typedef struct {
2.     unsigned int __softirq_pending; /* set_bit is used on this */
3.     unsigned int __last_jiffy_stamp;
4. } ____cacheline_aligned irq_cpustat_t;
6. extern irq_cpustat_t irq_stat[]; /* defined in asm/hardirq.h */
7. #define __IRQ_STAT(cpu, member) (irq_stat[cpu].member)
9. #define local_softirq_pending() \
10.     __IRQ_STAT(smp_processor_id(), __softirq_pending)
12. #define set_softirq_pending(x) (local_softirq_pending() = (x))
13. #define or_softirq_pending(x) (local_softirq_pending() |= (x))
15. #define __raise_softirq_irqoff(nr) do { or_softirq_pending(1UL << (nr)); } while (0)

常用的非強制中斷觸發函數

1. void raise_softirq_irqoff(int nr){    //nr 即非強制中斷向量編號
2.     __raise_softirq_irqoff(nr);
3. }

但這隻是“觸發”非強制中斷，非強制中斷並不會立即被處理
三、非強制中斷處理
函數_ _do_softirq是一次性按照向量表從高到低迴圈處理所有非強制中斷（潛台詞，非強制中斷不可嵌套）
_ _do_softirq()的調用時機：
1. irq_exit() 硬體中斷處理完，返回時調用

1. do_IRQ() -->irq_exit()
2. -->local_softirq_pending()
3. -->_ _do_softirq()

2. ksoftirqd()  用於輔助處理非強制中斷的核心線程，每一個CPU上都運行著一個ksoftirqd。

1. start_kernel() --> kernel_init() -->do_pre_smp_initcalls()
2. -->spawn_ksoftirqd() -->cpu_callback()
3. -->kthread_create(ksoftirqd, hcpu, "ksoftirqd/%d", hotcpu)
4. -->ksoftirqd()
5. -->local_softirq_pending()
6. -->_ _do_softirq()

3. local_bh_enable()時，發現有待處理的非強制中斷且當時沒處在軟硬中斷上下文中

1. local_bh_enable()
2. -->local_softirq_pending()
3. -->_ _do_softirq()

處理過程代碼詳解

1. asmlinkage void __do_softirq(void)
2. {
3.     struct softirq_action *h;
4.     __u32 pending;
5. int max_restart = MAX_SOFTIRQ_RESTART;
6. int cpu;
8.     pending = local_softirq_pending();
9.     account_system_vtime(current);
11. /*非強制中斷處理中，禁止非強制中斷再次進入，非強制中斷處理是不可重新進入的*/
12.     __local_bh_disable((unsigned long)__builtin_return_address(0));
13.     trace_softirq_enter();
14.     cpu = smp_processor_id();
15. restart:
16. /* Reset the pending bitmask before enabling irqs
17.     下面首先清除pending,以便系統可以啟用其它軟體中斷，
18.     然後使能外部中斷
19.     系統在下面的處理中，將使能外部中斷以提高系統的響應，
20.     注意，必須先清除pending,再使能外部中斷，否則死結*/
21.     set_softirq_pending(0);
23.     local_irq_enable();
25.     h = softirq_vec;
27. /*下面按照從高到低調用open_softirq註冊的控制代碼*/
28. do {
29. if (pending & 1) {
30. h->action(h); //關鍵的一句，tasklet、核心timer、網路中斷都是在這裡搞的
31.             rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
32. }
33.         h++;
34.         pending >>= 1;
35. } while (pending);
37.     local_irq_disable();
39.     pending = local_softirq_pending();
40. if (pending && --max_restart)
41.         goto restart;
43. if (pending)
44.         wakeup_softirqd();
46.     trace_softirq_exit();
48.     account_system_vtime(current);
49.     _local_bh_enable();
50. }

Linux 非強制中斷