Linux之中断子系统-软中断softirq 和小任务 tasklet 分析（6）
1.概述
硬件的中断处理函数处于中断上半部分，在CPU关中断的状态下执行，中断线程、软中断（softirq）及小任务（tasklet）属于中断的下半部分（bottom half），在CPU开中断的状态下执行。小任务基于软中断实现，实质是对软中断的进一步封装， 在实际使用中应尽量使用小任务 。软中断及小任务的执行时机通常是中断上半部分返回（中断服务函数还未完全退出）的时候，其执行的上下文环境也处于（软）中断当中，因此其调用的处理函数不允许睡眠。这里说的软中断是中断下半部分的一种处理机制，和执行指令（ARM架构的SWI、SVC指令）触发中断的软中断不是一个概念。
软中断和小任务如果在某段时间内大量出现的话，内核会把多余的软中断和小任务放入ksoftirqd内核线程中执行。中断优先级高于软中断，软中断优先级高于线程。软中断适度线程化，可以缓解高负载情况下系统的响应。
2.软中断数据结构
Linux内核的软中断类型有10种。按优先级划分，优先级从0-9，数字越小优先级越高，优先级越高的软中断能得到优先执行。tasklet使用优先级为6的软中断。
[include/linux/interrupt.h]enum{HI_SOFTIRQ=0, // 优先级为0，最高优先级的软中断TIMER_SOFTIRQ, // 优先级为1，Timer定时器软中断NET_TX_SOFTIRQ, // 优先级为2，发送网络数据包的软中断NET_RX_SOFTIRQ, // 优先级为3，接收网络数据包的软中断BLOCK_SOFTIRQ, // 优先级为4，用于块设备的软中断IRQ_POLL_SOFTIRQ, // 优先级为5，用于轮训中断的软中断TASKLET_SOFTIRQ, // 优先级为6，tasklet类型的软中断SCHED_SOFTIRQ, // 优先级为7，用于进程调度以及负载均衡的软中断HRTIMER_SOFTIRQ, // 优先级为8，用于高精度定时器的软中断RCU_SOFTIRQ, // 优先级为9，用于RCU的软中断NR_SOFTIRQS // 软中断数量为10};
软中断执行的回调函数被封装在softirq_action的结构体中，其内部保存了一个函数指针，注册软中断时需要设置此函数指针。内核为所有软中断定义了一个类型为softirq_action的softirq_vec数组，数组长度为NR_SOFTIRQS，正好每个软中断对应一个softirq_action，数组的索引为软中断的优先级。softirq_vec数组为所有CPU共享。内核还定义了一个类型为irq_cpustat_t的数组irq_stat，数组长度为系统CPU的个数，索引为CPU的编号，每个CPU对应一个数组元素，此数组用来标记某个CPU上的某个软中断的状态，软中断pending，则对应的bit置1，否则为0。
[include/linux/interrupt.h]struct softirq_action{void (*action)(struct softirq_action *);};[kernel/softirq.c]static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS] __cacheline_aligned_in_smp;irq_cpustat_t irq_stat[NR_CPUS] ____cacheline_aligned; // 软中断状态标记[include/asm-generic/hardirq.h]typedef struct {unsigned int __softirq_pending;} ____cacheline_aligned irq_cpustat_t;
3.注册软中断
使用open_softirq注册软中断，nr为软中断的优先级，action为软中断执行的回调函数。
void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action *)){softirq_vec[nr].action = action;}
4.触发及执行软中断
4.1.触发软中断
只有处于pending状态的软中断才会得到执行，可使用raise_softirq和raise_softirq_irqoff函数使某个软中断处于pending状态（即触发软中断），raise_softirq会关闭中断，raise_softirq_irqoff不会关闭中断。由于__softirq_pending变量为Per-CPU类型，因此在修改此变量时只需要关闭本地中断即可，不需要额外的同步措施。raise_softirq首先关闭本地中断，然后调用raise_softirq_irqoff设置__softirq_pending变量，如果不处于硬中断、软中断及不可屏蔽中断上下文，则会唤醒内核线程ksoftirqd执行软中断，最后打开中断。可以看出一个CPU上的软中断执行是串行的，不会发生软中断嵌套的现象
[kernel/softirq.c]void raise_softirq(unsigned int nr){unsigned long flags;local_irq_save(flags); // 保存cpsr，然后关闭中断raise_softirq_irqoff(nr);local_irq_restore(fla