軟中斷、tasklet和工作隊(duì)列并不是Linux內(nèi)核中一直存在的機(jī)制，而是由更早版本的內(nèi)核中的“下半部”（bottom half）演變而來。下半部的機(jī)制實(shí)際上包括五種，但2.6版本的內(nèi)核中，下半部和任務(wù)隊(duì)列的函數(shù)都消失了，只剩下了前三者。本文重點(diǎn)在于介紹這三者之間的關(guān)系。（函數(shù)細(xì)節(jié)將不會在本文中出現(xiàn)，可以參考文獻(xiàn)，點(diǎn)這里）
（1）上半部和下半部的區(qū)別
上半部指的是中斷處理程序，下半部則指的是一些雖然與中斷有相關(guān)性但是可以延后執(zhí)行的任務(wù)。舉個(gè)例子：在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，網(wǎng)卡接收到數(shù)據(jù)包這個(gè)事件不一定需要馬上被處理，適合用下半部去實(shí)現(xiàn)；但是用戶敲擊鍵盤這樣的事件就必須馬上被響應(yīng)，應(yīng)該用中斷實(shí)現(xiàn)。
兩者的主要區(qū)別在于：中斷不能被相同類型的中斷打斷，而下半部依然可以被中斷打斷；中斷對于時(shí)間非常敏感，而下半部基本上都是一些可以延遲的工作。由于二者的這種區(qū)別，所以對于一個(gè)工作是放在上半部還是放在下半部去執(zhí)行，可以參考下面四條：
a）如果一個(gè)任務(wù)對時(shí)間非常敏感，將其放在中斷處理程序中執(zhí)行。
b）如果一個(gè)任務(wù)和硬件相關(guān)，將其放在中斷處理程序中執(zhí)行。
c）如果一個(gè)任務(wù)要保證不被其他中斷（特別是相同的中斷）打斷，將其放在中斷處理程序中執(zhí)行。
d）其他所有任務(wù)，考慮放在下半部去執(zhí)行。
（2）為什么要使用軟中斷？
軟中斷作為下半部機(jī)制的代表，是隨著SMP（share memory processor）的出現(xiàn)應(yīng)運(yùn)而生的，它也是tasklet實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)（tasklet實(shí)際上只是在軟中斷的基礎(chǔ)上添加了一定的機(jī)制）。軟中斷一般是“可延遲函數(shù)”的總稱，有時(shí)候也包括了tasklet（請讀者在遇到的時(shí)候根據(jù)上下文推斷是否包含tasklet）。它的出現(xiàn)就是因?yàn)橐獫M足上面所提出的上半部和下半部的區(qū)別，使得對時(shí)間不敏感的任務(wù)延后執(zhí)行，而且可以在多個(gè)CPU上并行執(zhí)行，使得總的系統(tǒng)效率可以更高。它的特性包括：
a）產(chǎn)生后并不是馬上可以執(zhí)行，必須要等待內(nèi)核的調(diào)度才能執(zhí)行。軟中斷不能被自己打斷，只能被硬件中斷打斷（上半部）。
b）可以并發(fā)運(yùn)行在多個(gè)CPU上（即使同一類型的也可以）。所以軟中斷必須設(shè)計(jì)為可重入的函數(shù)（允許多個(gè)CPU同時(shí)操作），因此也需要使用自旋鎖來保護(hù)其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
（3）為什么要使用tasklet？（tasklet和軟中斷的區(qū)別）
由于軟中斷必須使用可重入函數(shù)，這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)上的復(fù)雜度變高，作為設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)者來說，增加了負(fù)擔(dān)。而如果某種應(yīng)用并不需要在多個(gè)CPU上并行執(zhí)行，那么軟中斷其實(shí)是沒有必要的。因此誕生了彌補(bǔ)以上兩個(gè)要求的tasklet。它具有以下特性：
a）一種特定類型的tasklet只能運(yùn)行在一個(gè)CPU上，不能并行，只能串行執(zhí)行。
b）多個(gè)不同類型的tasklet可以并行在多個(gè)CPU上。
c）軟中斷是靜態(tài)分配的，在內(nèi)核編譯好之后，就不能改變。但tasklet就靈活許多，可以在運(yùn)行時(shí)改變（比如添加模塊時(shí)）。
tasklet是在兩種軟中斷類型的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，但是由于其特殊的實(shí)現(xiàn)機(jī)制（將在4.3節(jié)詳細(xì)介紹），所以具有了這樣不同于軟中斷的特性。而由于這種特性，所以降低了設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)者的負(fù)擔(dān)，因此如果不需要軟中斷的并行特性，tasklet就是最好的選擇。
（4）可延遲函數(shù)（軟中斷及tasklet）的使用
一般而言，在可延遲函數(shù)上可以執(zhí)行四種操作：初始化/激活/執(zhí)行/屏蔽。屏蔽我們這里不再敘述，前三個(gè)則比較重要。下面將軟中斷和tasklet的三個(gè)步驟分別進(jìn)行對比介紹。
（4.1）初始化
初始化是指在可延遲函數(shù)準(zhǔn)備就緒之前所做的所有工作。一般包括兩個(gè)大步驟：首先是向內(nèi)核聲明這個(gè)可延遲函數(shù)，以備內(nèi)核在需要的時(shí)候調(diào)用；然后就是調(diào)用相應(yīng)的初始化函數(shù)，用函數(shù)指針等初始化相應(yīng)的描述符。
如果是軟中斷則在內(nèi)核初始化時(shí)進(jìn)行，其描述符定義如下：
struct softirq_action
{
void (*action)(struct softirq_action *);
void *data;
};
在\kernel\softirq.c文件中包括了32個(gè)描述符的數(shù)組static struct softirq_action softirq_vec[32]；但實(shí)際上只有前6個(gè)已經(jīng)被內(nèi)核注冊使用（包括tasklet使用的HI_SOFTIRQ/TASKLET_SOFTIRQ和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧使用的NET_TX_SOFTIRQ/NET_RX_SOFTIRQ，還有SCSI存儲和系統(tǒng)計(jì)時(shí)器使用的兩個(gè)），剩下的可以由內(nèi)核開發(fā)者使用。需要使用函數(shù)：
void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action*), void *data)
初始化數(shù)組中索引為nr的那個(gè)元素。需要的參數(shù)當(dāng)然就是action函數(shù)指針以及data。例如網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)就通過以下兩個(gè)函數(shù)初始化軟中斷（net_tx_action/net_rx_action是兩個(gè)函數(shù)）：
open_softirq(NET_TX_SOFTIRQ,net_tx_action);
open_softirq(NET_RX_SOFTIRQ,net_rx_action);
這樣初始化完成后實(shí)際上就完成了一個(gè)一一對應(yīng)的關(guān)系：當(dāng)內(nèi)核中產(chǎn)生到NET_TX_SOFTIRQ軟中斷之后，就會調(diào)用net_tx_action這個(gè)函數(shù)。
tasklet則可以在運(yùn)行時(shí)定義，例如加載模塊時(shí)。定義方式有兩種：
靜態(tài)聲明
DECLARE_TASKET(name, func, data)
DECLARE_TASKLET_DISABLED(name, func, data)
動態(tài)聲明
void tasklet_init(struct tasklet_struct *t, void (*func)(unsigned long), unsigned long data)
其參數(shù)分別為描述符，需要調(diào)用的函數(shù)和此函數(shù)的參數(shù)—必須是unsigned long類型。也需要用戶自己寫一個(gè)類似net_tx_action的函數(shù)指針func。初始化最終生成的結(jié)果就是一個(gè)實(shí)際的描述符，假設(shè)為my_tasklet（將在下面用到）。
（4.2）激活
激活標(biāo)記一個(gè)可延遲函數(shù)為掛起（pending）狀態(tài)，表示內(nèi)核可以調(diào)用這個(gè)可延遲函數(shù)（即使在中斷過程中也可以激活可延遲函數(shù)，只不過函數(shù)不會被馬上執(zhí)行）；這種情況可以類比處于TASK_RUNNING狀態(tài)的進(jìn)程，處在這個(gè)狀態(tài)的進(jìn)程只是準(zhǔn)備好了被CPU調(diào)度，但并不一定馬上就會被調(diào)度。
軟中斷使用raise_softirq()函數(shù)激活，接收的參數(shù)就是上面初始化時(shí)用到的數(shù)組索引nr。
tasklet使用tasklet_schedule()激活，該函數(shù)接受tasklet的描述符作為參數(shù)，例如上面生成的my_tasklet：
tasklet_schedule(& my_tasklet)
（4.3）執(zhí)行
執(zhí)行就是內(nèi)核運(yùn)行可延遲函數(shù)的過程，但是執(zhí)行只發(fā)生在某些特定的時(shí)刻（叫做檢查點(diǎn)，具體有哪些檢查點(diǎn)？詳見《深入》p.177）。
每個(gè)CPU上都有一個(gè)32位的掩碼__softirq_pending，表明此CPU上有哪些掛起（已被激活）的軟中斷。此掩碼可以用local_softirq_pending()宏獲得。所有的掛起的軟中斷需要用do_softirq()函數(shù)的一個(gè)循環(huán)來處理。
而對于tasklet，由于軟中斷初始化時(shí)，就已經(jīng)通過下面的語句初始化了當(dāng)遇到TASKLET_SOFTIRQ/HI_SOFTIRQ這兩個(gè)軟中斷所需要執(zhí)行的函數(shù)：
open_softirq(TASKLET_SOFTIRQ, tasklet_action, NULL);
open_softirq(HI_SOFTIRQ, tasklet_hi_action, NULL);
因此，這兩個(gè)軟中斷是要被區(qū)別對待的。tasklet_action和tasklet_hi_action內(nèi)部實(shí)現(xiàn)就是為什么軟中斷和tasklet有不同的特性的原因（當(dāng)然也因?yàn)槎叩拿枋龇煌?，tasklet的描述符要比軟中斷的復(fù)雜，也就是說內(nèi)核設(shè)計(jì)者自己多做了一部分限制的工作而減少了驅(qū)動程序開發(fā)者的工作）。
（5）為什么要使用工作隊(duì)列work queue？（work queue和軟中斷的區(qū)別）
上面我們介紹的可延遲函數(shù)運(yùn)行在中斷上下文中（軟中斷的一個(gè)檢查點(diǎn)就是do_IRQ退出的時(shí)候），于是導(dǎo)致了一些問題：軟中斷不能睡眠、不能阻塞。由于中斷上下文出于內(nèi)核態(tài)，沒有進(jìn)程切換，所以如果軟中斷一旦睡眠或者阻塞，將無法退出這種狀態(tài)，導(dǎo)致內(nèi)核會整個(gè)僵死。但可阻塞函數(shù)不能用在中斷上下文中實(shí)現(xiàn)，必須要運(yùn)行在進(jìn)程上下文中，例如訪問磁盤數(shù)據(jù)塊的函數(shù)。因此，可阻塞函數(shù)不能用軟中斷來實(shí)現(xiàn)。但是它們往往又具有可延遲的特性。
因此在2.6版的內(nèi)核中出現(xiàn)了在內(nèi)核態(tài)運(yùn)行的工作隊(duì)列（替代了2.4內(nèi)核中的任務(wù)隊(duì)列）。它也具有一些可延遲函數(shù)的特點(diǎn)（需要被激活和延后執(zhí)行），但是能夠能夠在不同的進(jìn)程間切換，以完成不同的工作。
