linux驱动 中断

Linux驱动中断下半部的三种方法

在Linux内核中，中断处理分为上半部和下半部，上半部主要负责保存现场、清除中断标志等基本操作，而下半部则负责处理实际的业务逻辑，本文将介绍Linux驱动中断下半部的三种方法：底半部(bottom half)、工作队列(workqueue)和软中断(softirq)。

1、底半部(bottom half)

底半部是Linux内核中最早用于实现中断下半部的方法，它通过注册底半部函数来实现，当中断发生时，底半部函数会被调用，底半部函数的执行不会阻塞其他中断，因此可以并行执行多个底半部函数，底半部函数不能睡眠，也不能调用可能睡眠的函数。

底半部的主要优点是简单易用，缺点是不能处理复杂的业务逻辑，且不能睡眠，为了解决这些问题，Linux内核引入了工作队列和软中断。

2、工作队列(workqueue)

工作队列是一种将任务延迟执行的方法，它允许任务在中断上下文中被调度执行，工作队列的使用需要创建一个工作队列结构体，并将其与一个回调函数关联，当中断发生时，内核会将工作队列添加到运行队列中，由内核调度器执行。

工作队列的主要优点是可以在中断上下文中执行复杂的业务逻辑，且可以睡眠，工作队列的缺点是需要创建和管理工作队列结构体，增加了代码的复杂性。

3、软中断(softirq)

软中断是一种将任务延迟执行的方法，它允许任务在中断上下文中被调度执行，软中断的使用需要定义一个软中断处理函数，并将其与一个软中断号关联，当中断发生时，内核会调用相应的软中断处理函数。

软中断的主要优点是可以在中断上下文中执行复杂的业务逻辑，且可以睡眠，软中断的缺点是需要定义和管理软中断处理函数，增加了代码的复杂性。

下面是一个使用底半部、工作队列和软中断的示例：

#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <linux/sched.h>
// 底半部函数
void bottom_half(struct work_struct *work)
{
    printk(KERN_INFO "Bottom half executed
");
}
// 工作队列函数
void workqueue_func(struct work_struct *work)
{
    printk(KERN_INFO "Workqueue executed
");
}
// 软中断处理函数
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)
{
    // 注册底半部函数
    request_irq(0, bottom_half, IRQF_TRIGGER_RISING, "bottom_half", NULL);
    // 创建工作队列并关联回调函数
    INIT_WORK(&work, workqueue_func);
    schedule_work(&work);
    // 注册软中断处理函数
    register_softirq(SOFTIRQ_NR, softirq, NULL);
    raise_softirq(SOFTIRQ_NR);
    return 0;
}
static void __exit my_exit(void)
{
    // 注销底半部函数
    free_irq(0, NULL);
}
module_init(my_init);
module_exit(my_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

问题与解答：

1、底半部、工作队列和软中断有什么区别？

答：底半部、工作队列和软中断都是用于实现Linux驱动中断下半部的方法，底半部是最早用于实现中断下半部的方法，它通过注册底半部函数来实现；工作队列允许任务在中断上下文中被调度执行；软中断同样允许任务在中断上下文中被调度执行，但需要定义和管理软中断处理函数。

2、底半部、工作队列和软中断各有什么优缺点？

答：底半部的优点是简单易用，缺点是不能处理复杂的业务逻辑，且不能睡眠；工作队列的优点是可以在中断上下文中执行复杂的业务逻辑，且可以睡眠，缺点是需要创建和管理工作队列结构体；软中断的优点是可以在中断上下文中执行复杂的业务逻辑，且可以睡眠，缺点是需要定义和管理软中断处理函数。