今天無意中看了眼 2.6 內(nèi)核的軟中斷實現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)和以前我看到的大不相同
（以前也是走馬觀花，不大仔細），可以說改動很大。連 softirq 的調(diào)用
點都不一樣了，以前是三個調(diào)用點，今天搜索了一下源代碼，發(fā)現(xiàn)在多出了
ksoftirqd 這個東西后，softirq 在系統(tǒng)中的調(diào)用點僅是在 ISR 返回時和
使用了 local_bh_enable() 函數(shù)后被調(diào)用了。網(wǎng)卡部分的顯示調(diào)用，我覺
得應該不算是系統(tǒng)中的調(diào)用點。ksoftirqd 返回去調(diào)用 do_softirq() 函數(shù)
應該也只能算是其中的一個分支，因為其本身從源頭上來講也還是在 ISR 返
回時 irq_exit() 調(diào)用的。這樣一來就和前些日子寫的那份筆記
（Windows/Linux/Solaris 軟中斷機制）里介紹的 Linux 內(nèi)核部分的軟中
斷有出處了，看來以后討論 Linux kernel 代碼一定要以內(nèi)核版本為前題來
說，要不非亂了不可。看來得買本 Linux 方面的書了，每次上來直接看相
關代碼也不是回事，時間也不允許。
linux kernel source 2.6.19.1
/kernel/softirq.c
//
// do_IRQ 函數(shù)執(zhí)行完硬件 ISR 后退出時調(diào)用此函數(shù)。
//
void irq_exit(void)
{
account_system_vtime(current);
trace_hardirq_exit();
sub_preempt_count(IRQ_EXIT_OFFSET);
//
// 判斷當前是否有硬件中斷嵌套，并且是否有軟中斷在
// pending 狀態(tài)，注意：這里只有兩個條件同時滿足
// 時，才有可能調(diào)用 do_softirq() 進入軟中斷。也就是
// 說確認當前所有硬件中斷處理完成，且有硬件中斷安裝了
// 軟中斷處理時理時才會進入。
//
if (!in_interrupt() && local_softirq_pending())
//
// 其實這里就是調(diào)用 do_softirq() 執(zhí)行
//
invoke_softirq();
preempt_enable_no_resched();
}
#ifndef __ARCH_HAS_DO_SOFTIRQ
asmlinkage void do_softirq(void)
{
__u32 pending;
unsigned long flags;
//
// 這個函數(shù)判斷，如果當前有硬件中斷嵌套，或者
// 有軟中斷正在執(zhí)行時候，則馬上返回。在這個
// 入口判斷主要是為了與 ksoftirqd 互斥。
//
if (in_interrupt())
return;
//
// 關中斷執(zhí)行以下代碼
//
local_irq_save(flags);
//
// 判斷是否有 pending 的軟中斷需要處理。
//
pending = local_softirq_pending();
//
// 如果有則調(diào)用 __do_softirq() 進行實際處理
//
if (pending)
__do_softirq();
//
// 開中斷繼續(xù)執(zhí)行
//
local_irq_restore(flags);
}
//
// 最大軟中斷調(diào)用次數(shù)為 10 次。
//
#define MAX_SOFTIRQ_RESTART 10
asmlinkage void __do_softirq(void)
{
//
// 軟件中斷處理結構，此結構中包括了 ISR 中
// 注冊的回調(diào)函數(shù)。
//
struct softirq_action *h;
__u32 pending;
int max_restart = MAX_SOFTIRQ_RESTART;
int cpu;
//
// 得到當前所有 pending 的軟中斷。
//
pending = local_softirq_pending();
account_system_vtime(current);
//
// 執(zhí)行到這里要屏蔽其他軟中斷，這里也就證明了
// 每個 CPU 上同時運行的軟中斷只能有一個。
//
__local_bh_disable((unsigned long)__builtin_return_address(0));
trace_softirq_enter();
//
// 針對 SMP 得到當前正在處理的 CPU
//
cpu = smp_processor_id();
//
// 循環(huán)標志
//
restart:
//
// 每次循環(huán)在允許硬件 ISR 強占前，首先重置軟中斷
// 的標志位。
//
/* Reset the pending bitmask before enabling irqs */
set_softirq_pending(0);
//
// 到這里才開中斷運行，注意：以前運行狀態(tài)一直是關中斷
// 運行，這時當前處理軟中斷才可能被硬件中斷搶占。也就
// 是說在進入軟中斷時不是一開始就會被硬件中斷搶占。只有
// 在這里以后的代碼才可能被硬件中斷搶占。
//
local_irq_enable();
//
// 這里要注意，以下代碼運行時可以被硬件中斷搶占，但
// 這個硬件 ISR 執(zhí)行完成后，它的所注冊的軟中斷無法馬上運行，
// 別忘了，現(xiàn)在雖是開硬件中斷執(zhí)行，但前面的 __local_bh_disable()
// 函數(shù)屏蔽了軟中斷。所以這種環(huán)境下只能被硬件中斷搶占，但這
// 個硬中斷注冊的軟中斷回調(diào)函數(shù)無法運行。要問為什么，那是因為
// __local_bh_disable() 函數(shù)設置了一個標志當作互斥量，而這個
// 標志正是上面的 irq_exit() 和 do_softirq() 函數(shù)中的
// in_interrupt() 函數(shù)判斷的條件之一，也就是說 in_interrupt()
// 函數(shù)不僅檢測硬中斷而且還判斷了軟中斷。所以在這個環(huán)境下觸發(fā)
// 硬中斷時注冊的軟中斷，根本無法重新進入到這個函數(shù)中來，只能
// 是做一個標志，等待下面的重復循環(huán)（最大 MAX_SOFTIRQ_RESTART）
// 才可能處理到這個時候觸發(fā)的硬件中斷所注冊的軟中斷。
//
//
// 得到軟中斷向量表。
//
h = softirq_vec;
//
// 循環(huán)處理所有 softirq 軟中斷注冊函數(shù)。
//
do {
//
// 如果對應的軟中斷設置 pending 標志則表明
// 需要進一步處理它所注冊的函數(shù)。
//
if (pending & 1) {
//
// 在這里執(zhí)行了這個軟中斷所注冊的回調(diào)函數(shù)。
//
h->action(h);
rcu_bh_qsctr_inc(cpu);
}
//
// 繼續(xù)找，直到把軟中斷向量表中所有 pending 的軟
// 中斷處理完成。
//
h++;
//
// 從代碼里可以看出按位操作，表明一次循環(huán)只
// 處理 32 個軟中斷的回調(diào)函數(shù)。
//
pending >>= 1;
} while (pending);
//
// 關中斷執(zhí)行以下代碼。注意：這里又關中斷了，下面的
// 代碼執(zhí)行過程中硬件中斷無法搶占。
//
local_irq_disable();
//
// 前面提到過，在剛才開硬件中斷執(zhí)行環(huán)境時只能被硬件中斷
// 搶占，在這個時候是無法處理軟中斷的，因為剛才開中
// 斷執(zhí)行過程中可能多次被硬件中斷搶占，每搶占一次就有可
// 能注冊一個軟中斷，所以要再重新取一次所有的軟中斷。
// 以便下面的代碼進行處理后跳回到 restart 處重復執(zhí)行。
//
pending = local_softirq_pending();
//
// 如果在上面的開中斷執(zhí)行環(huán)境中觸發(fā)了硬件中斷，且每個都
// 注冊了一個軟中斷的話，這個軟中斷會設置 pending 位，
// 但在當前一直屏蔽軟中斷的環(huán)境下無法得到執(zhí)行，前面提
// 到過，因為 irq_exit() 和 do_softirq() 根本無法進入到
// 這個處理過程中來。這個在上面詳細的記錄過了。那么在
// 這里又有了一個執(zhí)行的機會。注意：雖然當前環(huán)境一直是
// 處于屏蔽軟中斷執(zhí)行的環(huán)境中，但在這里又給出了一個執(zhí)行
// 剛才在開中斷環(huán)境過程中觸發(fā)硬件中斷時所注冊的軟中斷的
// 機會，其實只要理解了軟中斷機制就會知道，無非是在一些特
// 定環(huán)境下調(diào)用 ISR 注冊到軟中斷向量表里的函數(shù)而已。
//
//
// 如果剛才觸發(fā)的硬件中斷注冊了軟中斷，并且重復執(zhí)行次數(shù)
// 沒有到 10 次的話，那么則跳轉到 restart 標志處重復以上
// 所介紹的所有步驟：設置軟中斷標志位，重新開中斷執(zhí)行...
// 注意：這里是要兩個條件都滿足的情況下才可能重復以上步驟。
//
if (pending && --max_restart)
goto restart;
//
// 如果以上步驟重復了 10 次后還有 pending 的軟中斷的話，
// 那么系統(tǒng)在一定時間內(nèi)可能達到了一個峰值，為了平衡這點。
// 系統(tǒng)專門建立了一個 ksoftirqd 線程來處理，這樣避免在一
// 定時間內(nèi)負荷太大。這個 ksoftirqd 線程本身是一個大循環(huán)，
// 在某些條件下為了不負載過重，它是可以被其他進程搶占的，
// 但注意，它是顯示的調(diào)用了 preempt_xxx() 和 schedule()
// 才會被搶占和切換的。這么做的原因是因為在它一旦調(diào)用
// local_softirq_pending() 函數(shù)檢測到有 pending 的軟中斷
// 需要處理的時候，則會顯示的調(diào)用 do_softirq() 來處理軟中
// 斷。也就是說，下面代碼喚醒的 ksoftirqd 線程有可能會回
// 到這個函數(shù)當中來，尤其是在系統(tǒng)需要響應很多軟中斷的情況
// 下，它的調(diào)用入口是 do_softirq()，這也就是為什么在 do_softirq()
// 的入口處也會用 in_interrupt() 函數(shù)來判斷是否有軟中斷
// 正在處理的原因了，目的還是為了防止重入。ksoftirqd 實現(xiàn)
// 看下面對 ksoftirqd() 函數(shù)的分析。
//
if (pending)
//
// 此函數(shù)實際是調(diào)用 wake_up_process() 來喚醒 ksoftirqd
//
wakeup_softirqd();
trace_softirq_exit();
account_system_vtime(current);
//
// 到最后才開軟中斷執(zhí)行環(huán)境，允許軟中斷執(zhí)行。注意：這里
// 使用的不是 local_bh_enable()，不會再次觸發(fā) do_softirq()
// 的調(diào)用。
//
_local_bh_enable();
}
static int ksoftirqd(void * __bind_cpu)
{
//
// 顯示調(diào)用此函數(shù)設置當前進程的靜態(tài)優(yōu)先級。當然，
// 這個優(yōu)先級會隨調(diào)度器策略而變化。
//
set_user_nice(current, 19);
//
// 設置當前進程不允許被掛啟
//
current->flags |= PF_NOFREEZE;
//
// 設置當前進程狀態(tài)為可中斷的狀態(tài)，這種睡眠狀
// 態(tài)可響應信號處理等。
//
set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
//
// 下面是一個大循環(huán)，循環(huán)判斷當前進程是否會停止，
// 不會則繼續(xù)判斷當前是否有 pending 的軟中斷需
// 要處理。
//
while (!kthread_should_stop()) {
//
// 如果可以進行處理，那么在此處理期間內(nèi)禁止
// 當前進程被搶占。
//
preempt_disable();
//
// 首先判斷系統(tǒng)當前沒有需要處理的 pending 狀態(tài)的
// 軟中斷
//
if (!local_softirq_pending()) {
//
// 沒有的話在主動放棄 CPU 前先要允許搶占，因為
// 一直是在不允許搶占狀態(tài)下執(zhí)行的代碼。
//
preempt_enable_no_resched();
//
// 顯示調(diào)用此函數(shù)主動放棄 CPU 將當前進程放入睡眠隊列，
// 并切換新的進程執(zhí)行（調(diào)度器相關不記錄在此）
//
schedule();
//
// 注意：如果當前顯示調(diào)用 schedule() 函數(shù)主動切換的進
// 程再次被調(diào)度執(zhí)行的話，那么將從調(diào)用這個函數(shù)的下一條
// 語句開始執(zhí)行。也就是說，在這里當前進程再次被執(zhí)行的
// 話，將會執(zhí)行下面的 preempt_disable() 函數(shù)。
//
//
// 當進程再度被調(diào)度時，在以下處理期間內(nèi)禁止當前進程
// 被搶占。
//
preempt_disable();
}
//
// 設置當前進程為運行狀態(tài)。注意：已經(jīng)設置了當前進程不可搶占
// 在進入循環(huán)后，以上兩個分支不論走哪個都會執(zhí)行到這里。一是
// 進入循環(huán)時就有 pending 的軟中斷需要執(zhí)行時。二是進入循環(huán)時
// 沒有 pending 的軟中斷，當前進程再次被調(diào)度獲得 CPU 時繼續(xù)
// 執(zhí)行時。
//
__set_current_state(TASK_RUNNING);
//
// 循環(huán)判斷是否有 pending 的軟中斷，如果有則調(diào)用 do_softirq()
// 來做具體處理。注意：這里又是一個 do_softirq() 的入口點，
// 那么在 __do_softirq() 當中循環(huán)處理 10 次軟中斷的回調(diào)函數(shù)
// 后，如果還有 pending 的話，會又調(diào)用到這里。那么在這里則
// 又會有可能去調(diào)用 __do_softirq() 來處理軟中斷回調(diào)函數(shù)。在前
// 面介紹 __do_softirq() 時已經(jīng)提到過，處理 10 次還處理不完的
// 話說明系統(tǒng)正處于繁忙狀態(tài)。根據(jù)以上分析，我們可以試想如果在
// 系統(tǒng)非常繁忙時，這個進程將會與 do_softirq() 相互交替執(zhí)行，
// 這時此進程占用 CPU 應該會很高，雖然下面的 cond_resched()
// 函數(shù)做了一些處理，它在處理完一輪軟中斷后當前處理進程可能會
// 因被調(diào)度而減少 CPU 負荷，但是在非常繁忙時這個進程仍然有可
// 能大量占用 CPU。
//
while (local_softirq_pending()) {
/* Preempt disable stops cpu going offline.
If already offline, we‘ll be on wrong CPU:
don‘t process */
if (cpu_is_offline((long)__bind_cpu))
//
// 如果當前被關聯(lián)的 CPU 無法繼續(xù)處理則跳轉
// 到 wait_to_die 標記出，等待結束并退出。
//
goto wait_to_die;
//
// 執(zhí)行 do_softirq() 來處理具體的軟中斷回調(diào)函數(shù)。注
// 意：如果此時有一個正在處理的軟中斷的話，則會馬上
// 返回，還記得前面介紹的 in_interrupt() 函數(shù)么。
//
do_softirq();
//
// 允許當前進程被搶占。
//
preempt_enable_no_resched();
//
// 這個函數(shù)有可能間接的調(diào)用 schedule() 來切換當前
// 進程，而且上面已經(jīng)允許當前進程可被搶占。也就是
// 說在處理完一輪軟中斷回調(diào)函數(shù)時，有可能會切換到
// 其他進程。我認為這樣做的目的一是為了在某些負載
// 超標的情況下不至于讓這個進程長時間大量的占用 CPU，
// 二是讓在有很多軟中斷需要處理時不至于讓其他進程
// 得不到響應。
//
cond_resched();
//
// 禁止當前進程被搶占。
//
preempt_disable();
//
// 處理完所有軟中斷了嗎？沒有的話繼續(xù)循環(huán)以上步驟
//
}
//
// 待一切都處理完成后，允許當前進程被搶占，并設置
// 當前進程狀態(tài)為可中斷狀態(tài)，繼續(xù)循環(huán)以上所有過程。
//
preempt_enable();
set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
}
//
// 如果將會停止則設置當前進程為運行狀態(tài)后直接返回。
// 調(diào)度器會根據(jù)優(yōu)先級來使當前進程運行。
//
__set_current_state(TASK_RUNNING);
return 0;
//
// 一直等待到當前進程被停止
//
wait_to_die:
//
// 允許當前進程被搶占。
//
preempt_enable();
/* Wait for kthread_stop */
//
// 設置當前進程狀態(tài)為可中斷的狀態(tài)，這種睡眠狀
// 態(tài)可響應信號處理等。
//
set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
//
// 判斷當前進程是否會被停止，如果不是的話
// 則設置進程狀態(tài)為可中斷狀態(tài)并放棄當前 CPU
// 主動切換。也就是說這里將一直等待當前進程
// 將被停止時候才結束。
//
while (!kthread_should_stop()) {
schedule();
set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
}
//
// 如果將會停止則設置當前進程為運行狀態(tài)后直接返回。
// 調(diào)度器會根據(jù)優(yōu)先級來使當前進程運行。
//
__set_current_state(TASK_RUNNING);
return 0;
}
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