Linux中软中断机制分析

什么是软中断机制？

Linux中的软中断机制用于系统中对时间要求最严格以及最重要的中断下半部进行使用。在系统设计过程中，大家都清楚中断上下文不能处理太多的事情，需要快速的返回，否则很容易导致中断事件的丢失，所以这就产生了一个问题：中断发生之后的事务处理由谁来完成？在前后台程序中，由于只有中断上下文和一个任务上下文，所以中断上下文触发事件，设置标记位，任务上下文循环扫描标记位，执行相应的动作，也就是中断发生之后的事情由任务来完成了，只不过任务上下文采用扫描的方式，实时性不能得到保证。在Linux系统和Windows系统中，这个不断循环的任务就是本文所要讲述的软中断daemon。在Windows中处理耗时的中断事务称之为中断延迟处理，在Linux中称之为中断下半部，显然中断上半部处理清中断之类十分清闲的动作，然后在退出中断服务程序时触发中断下半部，完成具体的功能。

在Linux中，中断下半部的实现基于软中断机制。所以理清楚软中断机制的原理，那么中断下半部的实现也就非常简单了。通过上述的描述，大家也应该清楚为什么要定义软中断机制了，一句话就是为了要处理对时间要求苛刻的任务，恰好中断下半部就有这样的需求，所以其实现采用了软中断机制。

软中断机制实现原理

软中断机制的实现原理如下图所示：

构成软中断机制的核心元素包括：

1、  软中断状态寄存器soft interrupt state（irq_stat）

2、  软中断向量表（softirq_vec）

3、  软中断守护daemon

软中断的工作工程模拟了实际的中断处理过程，当某一软中断时间发生后，首先需要设置对应的中断标记位，触发中断事务，然后唤醒守护线程去检测中断状态寄存器，如果通过查询发现某一软中断事务发生之后，那么通过软中断向量表调用软中断服务程序action（）。这就是软中断的过程，与硬件中断唯一不同的地方是从中断标记到中断服务程序的映射过程。在CPU的硬件中断发生之后，CPU需要将硬件中断请求通过向量表映射成具体的服务程序，这个过程是硬件自动完成的，但是软中断不是，其需要守护线程去实现这一过程，这也就是软件模拟的中断，故称之为软中断。

一个软中断不会去抢占另一个软中断，只有硬件中断才可以抢占软中断，所以软中断能够保证对时间的严格要求。