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Linux驅(qū)動中斷下半部的三種方法

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在Linux內(nèi)核中，中斷處理分為上半部和下半部，上半部主要負責保存現(xiàn)場、清除中斷標志等基本操作，而下半部則負責處理實際的業(yè)務(wù)邏輯，本文將介紹Linux驅(qū)動中斷下半部的三種方法：底半部(bottom half)、工作隊列(workqueue)和軟中斷(softirq)。

1、底半部(bottom half)

底半部是Linux內(nèi)核中最早用于實現(xiàn)中斷下半部的方法，它通過注冊底半部函數(shù)來實現(xiàn)，當中斷發(fā)生時，底半部函數(shù)會被調(diào)用，底半部函數(shù)的執(zhí)行不會阻塞其他中斷，因此可以并行執(zhí)行多個底半部函數(shù)，底半部函數(shù)不能睡眠，也不能調(diào)用可能睡眠的函數(shù)。

底半部的主要優(yōu)點是簡單易用，缺點是不能處理復雜的業(yè)務(wù)邏輯，且不能睡眠，為了解決這些問題，Linux內(nèi)核引入了工作隊列和軟中斷。

2、工作隊列(workqueue)

工作隊列是一種將任務(wù)延遲執(zhí)行的方法，它允許任務(wù)在中斷上下文中被調(diào)度執(zhí)行，工作隊列的使用需要創(chuàng)建一個工作隊列結(jié)構(gòu)體，并將其與一個回調(diào)函數(shù)關(guān)聯(lián)，當中斷發(fā)生時，內(nèi)核會將工作隊列添加到運行隊列中，由內(nèi)核調(diào)度器執(zhí)行。

工作隊列的主要優(yōu)點是可以在中斷上下文中執(zhí)行復雜的業(yè)務(wù)邏輯，且可以睡眠，工作隊列的缺點是需要創(chuàng)建和管理工作隊列結(jié)構(gòu)體，增加了代碼的復雜性。

3、軟中斷(softirq)

軟中斷是一種將任務(wù)延遲執(zhí)行的方法，它允許任務(wù)在中斷上下文中被調(diào)度執(zhí)行，軟中斷的使用需要定義一個軟中斷處理函數(shù)，并將其與一個軟中斷號關(guān)聯(lián)，當中斷發(fā)生時，內(nèi)核會調(diào)用相應(yīng)的軟中斷處理函數(shù)。

軟中斷的主要優(yōu)點是可以在中斷上下文中執(zhí)行復雜的業(yè)務(wù)邏輯，且可以睡眠，軟中斷的缺點是需要定義和管理軟中斷處理函數(shù)，增加了代碼的復雜性。

下面是一個使用底半部、工作隊列和軟中斷的示例：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
// 底半部函數(shù)
void bottom_half(struct work_struct *work)
{
    printk(KERN_INFO "Bottom half executed
");
}
// 工作隊列函數(shù)
void workqueue_func(struct work_struct *work)
{
    printk(KERN_INFO "Workqueue executed
");
}
// 軟中斷處理函數(shù)
static void softirq_handler(struct softirq_action *a, void *priv, struct pt_regs *regs)
{
    printk(KERN_INFO "Softirq executed
");
}
static DECLARE_WORK(work, workqueue_func);
static DECLARE_SOFTIRQ(softirq, softirq_handler);
static int __init my_init(void)
{
    // 注冊底半部函數(shù)
    request_irq(0, bottom_half, IRQF_TRIGGER_RISING, "bottom_half", NULL);
    // 創(chuàng)建工作隊列并關(guān)聯(lián)回調(diào)函數(shù)
    INIT_WORK(&work, workqueue_func);
    schedule_work(&work);
    // 注冊軟中斷處理函數(shù)
    register_softirq(SOFTIRQ_NR, softirq, NULL);
    raise_softirq(SOFTIRQ_NR);
    return 0;
}
static void __exit my_exit(void)
{
    // 注銷底半部函數(shù)
    free_irq(0, NULL);
}
module_init(my_init);
module_exit(my_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

問題與解答：

1、底半部、工作隊列和軟中斷有什么區(qū)別？

答：底半部、工作隊列和軟中斷都是用于實現(xiàn)Linux驅(qū)動中斷下半部的方法，底半部是最早用于實現(xiàn)中斷下半部的方法，它通過注冊底半部函數(shù)來實現(xiàn)；工作隊列允許任務(wù)在中斷上下文中被調(diào)度執(zhí)行；軟中斷同樣允許任務(wù)在中斷上下文中被調(diào)度執(zhí)行，但需要定義和管理軟中斷處理函數(shù)。

2、底半部、工作隊列和軟中斷各有什么優(yōu)缺點？

答：底半部的優(yōu)點是簡單易用，缺點是不能處理復雜的業(yè)務(wù)邏輯，且不能睡眠；工作隊列的優(yōu)點是可以在中斷上下文中執(zhí)行復雜的業(yè)務(wù)邏輯，且可以睡眠，缺點是需要創(chuàng)建和管理工作隊列結(jié)構(gòu)體；軟中斷的優(yōu)點是可以在中斷上下文中執(zhí)行復雜的業(yè)務(wù)邏輯，且可以睡眠，缺點是需要定義和管理軟中斷處理函數(shù)。

文章標題：linux驅(qū)動中斷
新聞來源：http://www.dlmjj.cn/article/coihdgh.html