7.Bottom halves and Deferring Work

wmytch

    中斷句柄只是中斷處理的第一部分，因?yàn)橄旅嬉恍┫拗�，必須要有另外一部分�?lái)完整的處理中斷：
    1.中斷句柄是異步運(yùn)行的，只要發(fā)生中斷就會(huì)進(jìn)入中斷句柄，而中斷的發(fā)生是異步的，也就是說(shuō)隨時(shí)可以發(fā)生。因此中斷句柄可能會(huì)中斷一些正在執(zhí)行的重要代碼，包括另外一個(gè)中斷句柄。因此，中斷潯?枰?】贍蕓斕拇?斫崾??lt;/FONT>
    2.中斷句柄運(yùn)行時(shí)需要關(guān)中斷，最好情況是禁止了當(dāng)前的中斷級(jí)（未設(shè)置SA_INTERRUPT)，最壞的情況是所有的中斷被中斷(設(shè)置SA_INTERRUPT）。當(dāng)然，關(guān)中斷只是運(yùn)行中斷句柄時(shí)必要的步驟，適當(dāng)?shù)臅r(shí)候還是需要打開(kāi)的。同樣這也決定了中斷句柄要盡快結(jié)束。
    3.中斷句柄一般都是時(shí)間緊迫的任務(wù)，因?yàn)樗麄兲幚淼氖怯布��?br />     4.中斷句柄不運(yùn)行在進(jìn)程上下文，因此不能被堵塞。
    因此，中斷處理分成了兩部分，第一部分就是中斷句柄(top halves)，一旦發(fā)生中斷就必須執(zhí)行；第二部分叫做bottom halves，用來(lái)處理剩下的那些不那么緊急的工作，目的很簡(jiǎn)單，就是讓中斷句柄盡可能快的返回。
    當(dāng)然，中斷句柄必須做些事情，比如確認(rèn)收到中斷，以及從硬件復(fù)制數(shù)據(jù)，這些事情是時(shí)間敏感的，因此必須在中斷句柄中進(jìn)行。
    剩下的事情就輪到bottom halves了，比如處理復(fù)制到內(nèi)存的數(shù)據(jù)，什么是剩下的事情并沒(méi)有硬性的規(guī)定，完全取決于驅(qū)動(dòng)程序的作者。一般來(lái)說(shuō)雖然不能認(rèn)為哪一種劃分是錯(cuò)的，但很容易能夠找到次優(yōu)解，基本原則就是盡可能減少中斷句柄的持續(xù)時(shí)間。
    這是劃分工作的一些小提示：
    1.如果工作是時(shí)間敏感的，放到中斷句柄中。
    2.如果工作是與硬件本身相關(guān)的，放到中斷句柄中。
    3.如果工作需要確保不被其他中斷（尤其是同一個(gè)中斷）中斷，放到中斷句柄中。（好吧，第一個(gè)中斷是名詞，表示除了正在處理的中斷外發(fā)生的新的中斷，第二個(gè)中斷指的是正在處理一個(gè)中斷是，又發(fā)生了一個(gè)同樣的中斷，第三個(gè)中斷是動(dòng)詞。）
    4.其他的，放到bottom halves。
    寫驅(qū)動(dòng)程序時(shí)應(yīng)該問(wèn)問(wèn)自己：哪些是必須放到中斷句柄的，哪些是可以放到bottom halves里的。
    到這里應(yīng)該已經(jīng)清楚為什么要把中斷處理分成兩部分，不過(guò)bottom halves 要在什么時(shí)候調(diào)用？當(dāng)然是在從現(xiàn)在開(kāi)始將來(lái)系統(tǒng)不那么忙的某個(gè)時(shí)候。通常bottom halves總是在中斷句柄返回之后馬上運(yùn)行，這個(gè)時(shí)候所有的中斷都是打開(kāi)的，因此bottom halves也還是有可能會(huì)被新中斷打斷的，不過(guò)對(duì)于處理器來(lái)說(shuō)，100ms也是很長(zhǎng)的時(shí)間了。
    Linux的發(fā)展史上出現(xiàn)了許多bottom halves處理機(jī)制，即便是現(xiàn)在的2.6內(nèi)核，也有3種機(jī)制在同時(shí)使用，既然能同時(shí)存在，自然是各有用途，或者說(shuō)各有各適合的場(chǎng)合。
    在早期，linux只有一個(gè)bottom halves,下面用BH來(lái)代替，這是個(gè)很簡(jiǎn)單的接口，當(dāng)然也很適合那個(gè)時(shí)代。BH提供了一個(gè)靜態(tài)創(chuàng)建的列表，包括32個(gè)BH，這樣就可以使用一個(gè)32位的整型位圖來(lái)標(biāo)志。每一個(gè)BH都是全局同步的，也就是說(shuō)無(wú)論什么情況下都只能有一個(gè)BH執(zhí)行，即使在不同的處理器上也不能有第二個(gè)BH存在。這很容易通過(guò)剛才說(shuō)的位圖來(lái)控制。這個(gè)接口是容易使用但不靈活的，簡(jiǎn)單但是一個(gè)瓶頸。
    再后來(lái)，出現(xiàn)了task queues。內(nèi)核定義了一個(gè)隊(duì)列族，每一個(gè)隊(duì)列包含了一個(gè)函數(shù)列表。驅(qū)動(dòng)程序可以把需要調(diào)用的函數(shù)注冊(cè)到某一個(gè)合適的隊(duì)列中，排隊(duì)的函數(shù)在某一個(gè)時(shí)間運(yùn)行，這取決于位于哪一個(gè)隊(duì)列中。Task queues還是不夠靈活，仍然不能取代BH，對(duì)于處理像網(wǎng)絡(luò)那樣的performance-critical的子系統(tǒng)還是過(guò)于笨重。
   2.3開(kāi)始引入了softirq和tasklet完全取代了BH。Softirq也是32個(gè)靜態(tài)定義的bottom halves，不過(guò)與BH不同的是，softirq是可以同時(shí)在任一個(gè)處理器上運(yùn)行的，即使是同樣的兩個(gè)同類型的也可以并發(fā)運(yùn)行。Tasklet跟task沒(méi)有關(guān)系，只是建立在softirq之上的，可以認(rèn)為tasklet只是兩個(gè)特殊的softirq。兩個(gè)不同的tasklet可以在不同的處理器上并發(fā)運(yùn)行，但是同樣的tasklet不能同時(shí)運(yùn)行。Tasklet是性能和易用性的一個(gè)很好的折中，對(duì)于大多數(shù)bottom-half處理來(lái)說(shuō)，tasklet已經(jīng)足夠，softirq適合性能要求比較高的場(chǎng)合，如網(wǎng)絡(luò)，scsi設(shè)備。另外，softirq是要在編譯時(shí)靜態(tài)注冊(cè)的，而tasklet是可以動(dòng)態(tài)注冊(cè)的。
   2.5之后，work queue取代了task queue，這是運(yùn)行在進(jìn)程上下文的簡(jiǎn)單易用的一個(gè)方案。
    需要說(shuō)明的是softirq只是一種bottom half機(jī)制。"Bottom half"是一個(gè)操作系統(tǒng)的通用名詞，在linux中斷處理體系中處理延期工作的機(jī)制都是bottom half。當(dāng)然早期linux只有一種bottom half機(jī)制，這種機(jī)制也就被稱為bottom half，或者BH，不過(guò)現(xiàn)在這種機(jī)制已經(jīng)被丟棄。

to be continued...


本文來(lái)自ChinaUnix博客，如果查看原文請(qǐng)點(diǎn)：http://blog.chinaunix.net/u/10080/showart_1715811.html