理解Linux软中断

Posted 2022-08-26 petewell

原文引用https://www.dazhuanlan.com/2019/08/25/5d625adf891d0/

中断：中断是系统用来响应硬件设备请求的一种机制，它会打断进程的正常执行和调度，然后调用内核中的中断处理进程来响应设备的请求。

中断的形象化描述：取外卖场景

1.中断是一种异步的事件处理机制，能提高系统的并发处理能力

2.为了减少对正常进程运行进行影响，中断处理进程需要尽快运行

3.中断分为，上下两个部分

(1)上半部用来快速处理中断，在中断禁止模式下，主要处理跟硬件紧密相关的或时间敏感的工作
(2)下半部用来延迟处理上半部未完成的工作，通常以内核线程的方式运行。

小结:

• 上半部直接处理硬件请求，即硬中断，特点是快速执行
• 下半部由内核触发，即软中断，特点是延迟执行

实际上，上半部会打断CPU正在执行的任务，然后立即执行终端处理进程。而下半部分以内核线程的方式执行，并且每个CPU都对应一个软中断内核线程，名为“ksoftirq/cpu编号”。

软中断除了硬件设备中断处理进程的下半部分，还包括一些内核自定义的事件，如:内核调度RCU锁

4.proc文档系统是一种内核空间和用户空间进行通信的机制，可以用来查看内核的数据结构或者用来动态修改内核配置，如:

• /proc/softirqs提供软中断的运行情况
• /proc/interrupts提供硬中断的运行情况

辅助案例加深理解

例子:网卡接收数据包

网卡接收到数据包后，会通过硬件中断的方式，通知内核有新的数据到了。这时，内核就会调用中断处理进程来响应它。

在这个案例中，上半部和下半部负责的工作：

• 上半部：既然是快速处理，其实就是要把网卡的数据读到内存中，然后更新一下硬件寄存器的状态（表示数据已经读好了），最后再发送一个软中断信息，通知下半部做进一步处理了。
• 下半部：被软中断唤醒后，需要从内存中找到网络数据，再按照网络协议栈，对数据进程逐层解析和处理，直到把它送给应用进程。