中断的顶半部和底半部介绍以及实现方式(tasklet 和 工作队列)

Posted 2022-07-04 正在起飞的蜗牛

1、中断处理程序的注意点

(1)中断上下文中，不能和用户空间交互数据，因为可能导致休眠或者阻塞；
(2)在程序执行完之前不能交出CPU，不能休眠，不能schedule；
(3)中断处理程序要尽可能短，越长则导致响应性能越差；
(4)中断处理程序和一般的处理程序不一样，中断处理程序不参与调度，所以一旦交出CPU就不会再被调度；

2、中断为什么分顶半部和底半部

(1)中断处理程序需要完成一定数量的工作，其中中断处理程序可能很快能完成要处理的工作，也可能要完成的工作比较耗时；
(2)中断处理程序在执行期间会禁止中断，所以中断处理程序要尽快结束不能使中断阻塞时间过长，否则可能会造成中断丢失；
(3)当中断处理程序要处理的任务客观上就比较耗时的时候，就存在工作和速度上的矛盾，一方面任务本身就比较耗时，一方面耗时就会导致中断响应变慢；
(4)针对第三种情况，于是就把中断分为上下半部，将不耗时但必须的操作放在上半部，把耗时的操作放在中断下半部，然后上半部调用下半部；

3、中断顶半部和底半部处理原则

(1)将必须立即处理的极少量任务放入中断的顶半部，此时需要屏蔽于自己同类型的中断，由于任务量少，所以可以迅速不受打扰的处理完紧急任务；
(2)将不太紧急的需要消耗大量事件的任务放到中断的底半部；

4、中断顶半部和底半部两种实现方式

4.1、两种方式的选用原则

(1)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。
(2)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。
(3)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。
总结：tasklet处理耗时相对较少的底半部，操作是原子的，必须一次运行完，不能让出CPU，不能休眠，但是处理速度快；工作队列处理耗时较长的底半部，参与系统调动，可以让出CPU也可以休眠；

4.2、tasklet示例代码

//中断处理底半部
void func(unsigned long data)

	int flag;
	
	printk("key-s5pv210: this is bottom half\\n");
	
	s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPH0(2), S3C_GPIO_SFN(0x0));		// input妯″紡
	flag = gpio_get_value(S5PV210_GPH0(2));
	s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPH0(2), S3C_GPIO_SFN(0x0f));		// eint2妯″紡

	input_report_key(button_dev, KEY_LEFT, !flag);
	input_sync(button_dev);


//定义tasklet并绑定中断下半部
DECLARE_TASKLET(mytasklet, func, 0);

//中断处理程序的顶半部
static irqreturn_t button_interrupt(int irq, void *dummy) 
 
	//做一些中断必要的处理
	printk("key-s5pv210: this is top half\\n");
	
	//调用中断的底半部
	tasklet_schedule(&mytasklet);
	
	return IRQ_HANDLED; 


//绑定中断处理程序
request_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt, IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING, "button-x210", NULL);

4.3、工作队列示例代码

//中断处理底半部
void func(unsigned long data)

	int flag;
	
	printk("key-s5pv210: this is bottom half\\n");
	
	s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPH0(2), S3C_GPIO_SFN(0x0));		// input妯″紡
	flag = gpio_get_value(S5PV210_GPH0(2));
	s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPH0(2), S3C_GPIO_SFN(0x0f));		// eint2妯″紡

	input_report_key(button_dev, KEY_LEFT, !flag);
	input_sync(button_dev);


//定义工作队列并绑定中断底半部
DECLARE_WORK(mywork, func);

//中断处理程序的顶半部
static irqreturn_t button_interrupt(int irq, void *dummy) 
 
	//做一些中断必要的处理
	printk("key-s5pv210: this is top half\\n");
	
	//调用中断的底半部
	schedule_work(&mywork);
	
	return IRQ_HANDLED; 


//绑定中断处理程序
request_irq(BUTTON_IRQ, button_interrupt, IRQF_TRIGGER_FALLING | IRQF_TRIGGER_RISING, "button-x210", NULL);