linuxtasklet
A. linux 多處理器下如何處理中斷
在Linux多處理器環境中，中斷處理機制扮演著至關重要的角色，它確保系統能夠及時響應外部設備和軟體的請求。本文將深入探討中斷的分類、處理流程、Linux中斷機制、中斷向量表的使用，以及一些關鍵的中斷管理策略。
首先，Linux中斷分為硬體中斷（如鍵盤、網卡）和軟體中斷（系統調用、異常），它們通過中斷信號促使CPU暫時中斷當前任務，切換到特定的中斷處理程序。中斷管理機制有四個核心作用：非同步通知CPU、CPU間通信、處理異常和實現系統調用。
中斷處理場景分為兩個：進程執行和中斷執行。進程執行中的同步中斷與當前指令相關，而非同步中斷則與當前進程無關，可能需要立即處理或稍後處理，甚至採用預處理策略，如hardirq、softirq、tasklet和workqueue。
Linux中斷機制中，硬中斷（hardirq）處理緊急事務，保證了系統的快速響應；軟中斷（softirq）則用於處理剩餘事務，提升整體響應性。中斷向量號是識別中斷信號的關鍵，通過查詢中斷向量表，可以調用相應的處理函數。
在多處理器系統中，如ARM的通用中斷控制器GIC（Generic Interrupt Controller），中斷被分發到各個CPU。GICv3支持SGI（核間通信）、PPI（私有外設）和SPI（共享外部設備）中斷，其架構包括Distributor、Redistributor和CPU介面，形成了中斷路由的層次結構。
中斷親和性設置是通過函數irq_set_affinity來實現的，它有助於優化中斷的處理和分配。中斷處理涉及中斷狀態機的轉換，從Inactive到Pending，再到Active和Pending，每個階段都有其特定的作用和處理流程。
文章還涵蓋了中斷數據結構的介紹，如struct irq_desc、irq_data、irq_chip和irq_domain，它們共同構建了中斷處理的邏輯框架。中斷數據結構的管理涉及到irq_domain_add、irq_of_parse_and_map等函數，以及中斷映射、中斷號轉換和中斷動作的執行。
中斷流程涉及中斷注冊、中斷處理函數的調用，以及保護和恢復CPU狀態。設備驅動通過request_irq或register_threaded_irq注冊中斷，處理器接收到信號後，會調用中斷處理函數來響應請求。
在Linux內核中，中斷向量表（如idt_table）是中斷處理的核心，用於存儲中斷處理程序的地址。通過處理異常和硬體中斷，確保系統能正確響應各種中斷情況。此外，文章還提到了中斷線程的查看方法以及中斷處理的保護和恢復機制。
總之，Linux在多處理器下處理中斷涉及中斷的分類、中斷處理流程、中斷控制器的使用、中斷向量表的配置、中斷數據結構管理以及中斷線程的調度等多個方面，這些
B. Linux-怎麼理解軟中斷
中斷是系統用來響應硬體設備請求的一種機制，它會打斷進程的正常調度和執行，然後調用內核中的中斷處理程序來響應設備的請求。
你可能要問了，為什麼要有中斷呢？我可以舉個生活中的例子，讓感受一下中斷的魅力。
比如你訂了一份外賣，但是不確定外賣什麼時候送到，也沒有別的方法了解外賣的進度，但是，配送員送外賣是不等人的，到了你這兒沒人取的話，就直接走人了，所以你只能苦苦等著，時不時去門口看看外賣送到沒，而不能幹其他事情。
不過呢，如果在訂外賣的時候，你就跟配送員約定好，讓他送到後給你打個電話，那你就不用苦苦等待了，就可以去忙別的事情，直到電話一響，接電話、取外賣就可以了。
這里的「打電話」，其實就是一個中斷。沒接到電話的時候，你可以做其他的事情；只有接到了電話（也就是發生中斷），你才要進行另一個動作：取外賣。
這個例子你就可以發現， 中斷其實是一種非同步的事件處理機制，可以提高系統的並發處理能力。
由於中斷處理程序會打斷其他進程的運行，所以， 為了減少對正常進程運行調度的影響，中斷處理程序就需要盡可能快地運行。 如果中斷本身要做的事情不多，那麼處理起來也不會有太大問題；但如果中斷要處理的事情很多，中斷服務程序就有可能要運行很長時間。
特別是，中斷處理程序在響應中斷時，還會臨時關閉中斷。這就會導致上一次中斷處理完成之前，其他中斷都不能響應，也就是說中斷有可能會丟失。
那麼還是以取外賣為例。假如你訂了 2 份外賣，一份主食和一份飲料，並且是由 2 個不同的配送員來配送。這次你不用時時等待著，兩份外賣都約定了電話取外賣的方式。但是，問題又來了。
當第一份外賣送到時，配送員給你打了個長長的電話，商量發票的處理方式。與此同時，第二個配送員也到了，也想給你打電話。
但是很明顯，因為電話占線（也就是關閉了中斷響應），第二個配送員的電話是打不通的。所以，第二個配送員很可能試幾次後就走掉了（也就是丟失了一次中斷）。
如果你弄清楚了「取外賣」的模式，那對系統的中斷機制就很容易理解了。事實上，為了解決中斷處理程序執行過長和中斷丟失的問題，Linux 將中斷處理過程分成了兩個階段，也就是 上半部和下半部：
比如說前面取外賣的例子，上半部就是你接聽電話，告訴配送員你已經知道了，其他事兒見面再說，然後電話就可以掛斷了；下半部才是取外賣的動作，以及見面後商量發票處理的動作。
這樣，第一個配送員不會佔用你太多時間，當第二個配送員過來時，照樣能正常打通你的電話。
除了取外賣，我再舉個最常見的網卡接收數據包的例子，讓你更好地理解。
網卡接收到數據包後，會通過 硬體中斷 的方式，通知內核有新的數據到了。這時，內核就應該調用中斷處理程序來響應它。你可以自己先想一下，這種情況下的上半部和下半部分別負責什麼工作呢？
對上半部來說，既然是快速處理，其實就是要把網卡的數據讀到內存中，然後更新一下硬體寄存器的狀態（表示數據已經讀好了），最後再發送一個 軟中斷 信號，通知下半部做進一步的處理。
而下半部被軟中斷信號喚醒後，需要從內存中找到網路數據，再按照網路協議棧，對數據進行逐層解析和處理，直到把它送給應用程序。
所以，這兩個階段你也可以這樣理解：
實際上，上半部會打斷 CPU 正在執行的任務，然後立即執行中斷處理程序。而下半部以內核線程的方式執行，並且每個 CPU 都對應一個軟中斷內核線程，名字為 「ksoftirqd/CPU 編號」，比如說， 0 號 CPU 對應的軟中斷內核線程的名字就是 ksoftirqd/0。
不過要注意的是，軟中斷不只包括了剛剛所講的硬體設備中斷處理程序的下半部，一些內核自定義的事件也屬於軟中斷，比如內核調度和 RCU 鎖（Read-Copy Update 的縮寫，RCU 是 Linux 內核中最常用的鎖之一）等。
不知道你還記不記得，前面提到過的 proc 文件系統。它是一種內核空間和用戶空間進行通信的機制，可以用來查看內核的數據結構，或者用來動態修改內核的配置。其中：
運行下面的命令，查看 /proc/softirqs 文件的內容，你就可以看到各種類型軟中斷在不同 CPU 上的累積運行次數：
在查看 /proc/softirqs 文件內容時，你要特別注意以下這兩點。
第一，要注意軟中斷的類型，也就是這個界面中第一列的內容。從第一列你可以看到，軟中斷包括了 10 個類別，分別對應不同的工作類型。比如 NET_RX 表示網路接收中斷，而 NET_TX 表示網路發送中斷。
第二，要注意同一種軟中斷在不同 CPU 上的分布情況，也就是同一行的內容。正常情況下，同一種中斷在不同 CPU 上的累積次數應該差不多。比如這個界面中，NET_RX 在 CPU0 和 CPU1 上的中斷次數基本是同一個數量級，相差不大。
不過你可能發現，TASKLET 在不同 CPU 上的分布並不均勻。TASKLET 是最常用的軟中斷實現機制，每個 TASKLET 只運行一次就會結束 ，並且只在調用它的函數所在的 CPU 上運行。
因此，使用 TASKLET 特別簡便，當然也會存在一些問題，比如說由於只在一個 CPU 上運行導致的調度不均衡，再比如因為不能在多個 CPU 上並行運行帶來了性能限制。
另外，剛剛提到過，軟中斷實際上是以內核線程的方式運行的，每個 CPU 都對應一個軟中斷內核線程，這個軟中斷內核線程就叫做 ksoftirqd/CPU 編號。那要怎麼查看這些線程的運行狀況呢？
其實用 ps 命令就可以做到，比如執行下面的指令：
注意，這些線程的名字外面都有中括弧，這說明 ps 無法獲取它們的命令行參數（cmline）。一般來說，ps 的輸出中，名字括在中括弧里的，一般都是內核線程。
Linux 中的中斷處理程序分為上半部和下半部：
上半部對應硬體中斷，用來快速處理中斷。
下半部對應軟中斷，用來非同步處理上半部未完成的工作。
Linux 中的軟中斷包括網路收發、定時、調度、RCU 鎖等各種類型，可以通過查看 /proc/softirqs 來觀察軟中斷的運行情況。
C. 《Linux設備驅動程序》（十六）-中斷處理
設備與處理器之間的工作通常來說是非同步，設備數據要傳遞給處理器通常來說有以下幾種方法：輪詢、等待和中斷。
讓CPU進行輪詢等待總是不能讓人滿意，所以通常都採用中斷的形式，讓設備來通知CPU讀取數據。
2.6內核的函數參數與現在的參數有所區別，這里都主要介紹概念，具體實現方法需要結合具體的內核版本。
request_irq函數申請中斷，返回0表示申請成功，其他返回值表示申請失敗，其具體參數解釋如下：
flags 掩碼可以使用以下幾個：
快速和慢速處理常式 ：現代內核中基本沒有這兩個概念了，使用SA_INTERRUPT位後，當中斷被執行時，當前處理器的其他中斷都將被禁止。通常不要使用SA_INTERRUPT標志位，除非自己明確知道會發生什麼。
共享中斷 ：使用共享中斷時，一方面要使用SA_SHIRQ位，另一個是request_irq中的dev_id必須是唯一的，不能為NULL。這個限制的原因是：內核為每個中斷維護了一個共享處理常式的列表，常式中的dev_id各不相同，就像設備簽名。如果dev_id相同，在卸載的時候引起混淆（卸載了另一個中斷），當中斷到達時會產生內核OOP消息。
共享中斷需要滿足以下一個條件才能申請成功：
當不需要使用該中斷時，需要使用free_irq釋放中斷。
通常我們會在模塊載入的時候申請安裝中斷處理常式，但書中建議：在設備第一次打開的時候安裝，在設備最後一次關閉的時候卸載。
如果要查看中斷觸發的次數，可以查看 /proc/interrupts 和 /proc/stat。
書中講述了如何自動檢測中斷號，在嵌入式開發中通常都是查看原理圖和datasheet來直接確定。
自動檢測的原理如下：驅動程序通知設備產生中斷，然後查看哪些中斷信號線被觸發了。Linux提供了以下方法來進行探測：
探測工作耗時較長，建議在模塊載入的時候做。
中斷處理函數和普通函數其實差不多，唯一的區別是其運行的中斷上下文中，在這個上下文中有以下注意事項：
中斷處理函數典型用法如下：
中斷處理函數的參數和返回值含義如下：
返回值主要有兩個：IRQ_NONE和IRQ_HANDLED。
對於中斷我們是可以進行開啟和關閉的，Linux中提供了以下函數操作單個中斷的開關：
該方法可以在所有處理器上禁止或啟用中斷。
需要注意的是：
如果要關閉當前處理器上所有的中斷，則可以調用以下方法：
local_irq_save 會將中斷狀態保持到flags中，然後禁用處理器上的中斷；如果明確知道中斷沒有在其他地方被禁用，則可以使用local_irq_disable，否則請使用local_irq_save。
locat_irq_restore 會根據上面獲取到flags來恢復中斷；local_irq_enable 會無條件打開所有中斷。
在中斷中需要做一些工作，如果工作內容太多，必然導致中斷處理所需的時間過長；而中斷處理又要求能夠盡快完成，這樣才不會影響正常的系統調度，這兩個之間就產生了矛盾。
現在很多操作系統將中斷分為兩個部分來處理上面的矛盾：頂半部和底半部。
頂半部就是我們用request_irq來注冊的中斷處理函數，這個函數要求能夠盡快結束，同時在其中調度底半部，讓底半部在之後來進行後續的耗時工作。
頂半部就不再說明了，就是上面的中斷處理函數，只是要求能夠盡快處理完成並返回，不要處理耗時工作。
底半部通常使用tasklet或者工作隊列來實現。
tasklet的特點和注意事項：
工作隊列的特點和注意事項：