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Linux中软中断tasklet任务队列初始化

news 2025/10/18 8:04:51

软中断初始化`softirq_init`

void __init softirq_init(void)
{open_softirq(TASKLET_SOFTIRQ, tasklet_action, NULL);open_softirq(HI_SOFTIRQ, tasklet_hi_action, NULL);
}
void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action*), void *data)
{softirq_vec[nr].data = data;softirq_vec[nr].action = action;
}

1. 函数功能概述

这两个函数用于初始化 Linux 内核的软中断系统，特别是为任务队列（tasklet）机制注册对应的软中断处理函数

2. `softirq_init` 函数分析

2.1. 函数定义

void __init softirq_init(void)
{

void：函数没有返回值
__init：宏标记，表示该函数只在内核初始化阶段使用，初始化完成后占用的内存会被释放
函数名表明这是软中断系统的初始化函数

2.2. 注册普通任务队列软中断

    open_softirq(TASKLET_SOFTIRQ, tasklet_action, NULL);

open_softirq：软中断注册函数
TASKLET_SOFTIRQ：软中断号，表示普通优先级任务队列软中断
tasklet_action：软中断处理函数，负责执行普通优先级的任务队列
NULL：没有额外的数据参数传递给处理函数

2.3. 注册高优先级任务队列软中断

    open_softirq(HI_SOFTIRQ, tasklet_hi_action, NULL);
}

HI_SOFTIRQ：软中断号，通常定义为 0，表示高优先级任务队列软中断
tasklet_hi_action：软中断处理函数，负责执行高优先级的任务队列
NULL：没有额外的数据参数

3. `open_softirq` 函数分析

3.1. 函数定义和参数

void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action*), void *data)
{

void：没有返回值
int nr：软中断号（0-9），内核预定义了 10 个软中断
void (*action)(struct softirq_action*)：函数指针，指向软中断的处理函数
void *data：可选的数据指针，会传递给处理函数

3.2. 设置软中断数据

    softirq_vec[nr].data = data;

softirq_vec[nr]：访问软中断向量数组中指定编号的软中断
.data = data：将用户数据指针保存到软中断结构中
作用：允许在处理函数中访问特定的数据

3.3. 设置软中断处理函数

    softirq_vec[nr].action = action;
}

.action = action：将处理函数指针保存到软中断结构中
作用：当软中断被触发时，内核会调用这个函数来处理

4. 系统整体架构

硬件中断↓
中断处理程序 (top half)↓
触发软中断 ←── softirq_init 初始化↓
软中断处理 (bottom half)├── HI_SOFTIRQ (0) → tasklet_hi_action → 高优先级tasklet├── TIMER_SOFTIRQ (1) → run_timer_softirq → 定时器├── ...└── TASKLET_SOFTIRQ (6) → tasklet_action → 普通tasklet

高优先级任务队列的软中断处理函数`tasklet_hi_action`

static void tasklet_hi_action(struct softirq_action *a)
{struct tasklet_struct *list;local_irq_disable();list = __get_cpu_var(tasklet_hi_vec).list;__get_cpu_var(tasklet_hi_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_hi_vec).list;__get_cpu_var(tasklet_hi_vec).list = t;__raise_softirq_irqoff(HI_SOFTIRQ);local_irq_enable();}
}

1. 函数功能概述

tasklet_hi_action 函数负责处理高优先级任务队列（tasklet），在软中断上下文中执行延迟的任务，确保高优先级的延迟处理能够得到及时执行

2. 代码逐段分析

2.1. 函数定义

static void tasklet_hi_action(struct softirq_action *a)
{

static：函数只在当前文件内可见
struct softirq_action *a：软中断动作结构指针，包含处理函数和数据

2.2. 获取并清空当前CPU的任务队列

        struct tasklet_struct *list;local_irq_disable();list = __get_cpu_var(tasklet_hi_vec).list;__get_cpu_var(tasklet_hi_vec).list = NULL;local_irq_enable();

struct tasklet_struct *list：临时链表指针
local_irq_disable()：禁用本地中断，防止并发访问
list = __get_cpu_var(tasklet_hi_vec).list：获取当前CPU的高优先级任务链表
__get_cpu_var(tasklet_hi_vec).list = NULL：清空原链表（原子操作）
local_irq_enable()：重新启用中断
关键：在中断保护下快速获取并清空链表，减少锁持有时间

2.3. 遍历处理任务队列

        while (list) {struct tasklet_struct *t = list;list = list->next;

while (list)：循环处理链表中的每个任务
struct tasklet_struct *t = list：获取当前任务
list = list->next：移动到下一个任务
作用：逐个处理链表中的所有任务

2.4. 尝试锁定任务

                if (tasklet_trylock(t)) {

tasklet_trylock(t)：尝试获取任务的锁
非阻塞操作，如果锁已被占用则立即返回失败
目的：防止同一任务在多个CPU上并发执行

2.5. 检查任务状态和引用计数

                        if (!atomic_read(&t->count)) {

atomic_read(&t->count)：原子读取任务的引用计数
!atomic_read(&t->count)：如果引用计数为0（任务可用）
作用：检查任务是否被禁用（count > 0 表示任务被禁用）

2.6. 状态检查和清除

                                if (!test_and_clear_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state))BUG();

test_and_clear_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state)：测试并清除"已调度"状态位
如果清除失败（原本未设置），触发内核错误 BUG()
作用：确保任务确实处于已调度状态

2.7. 执行任务回调函数

                                t->func(t->data);

t->func：任务回调函数指针
t->data：传递给回调函数的数据
核心操作：实际执行用户注册的任务函数

2.8. 任务执行完成处理

                                tasklet_unlock(t);continue;}tasklet_unlock(t);}

tasklet_unlock(t)：释放任务锁
continue：跳过后续代码，处理下一个任务
如果引用计数不为0，也释放锁但继续后续处理

2.9. 任务重新调度

                local_irq_disable();t->next = __get_cpu_var(tasklet_hi_vec).list;__get_cpu_var(tasklet_hi_vec).list = t;__raise_softirq_irqoff(HI_SOFTIRQ);local_irq_enable();}
}