linux内核中的bottom half机制分析与应用

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1、万方数据Linux内核中的BottomHalf机制分析与应用AnalysisandApplicationofBottomHalfMechanisminLinuxKemel李旭芳／LIXu_fang上海工程技术大学管理学院信息管理系，上海200336SchoolofManagement，ShanghaiUniVersityofEngineeringScience，Shanghai200336，China【摘要】针对中断服务程序的执行。重点讨论了L_nux内核中的BattomHaJf机制，介绍了从Ljnux2．O到L_n

2、ux2．6内核中所实现的BH函数接口、任务队列(taskqueue)、taskIet、软中断、工作队列(workqueues)等Bot【omHaIf机制，并分别从实现原理和具体使用方法两个方面进行了对比分析。【关■词】中断机制；Linux；BottomHaIf机制【中圈分类号】TP333【文■标识码】A【文章缩号】1000-7857(2006)05—0066—05Ab吼阳ctTheBottomHalfmechanisminIjnuxkemelisdiscussedinthepaperfortherealization

3、ofinte肿ptpmgmms．Funhe珊ore，theBottomHa址includingBHfunctioninte五∞e，taskqueue，tasklet，softirq，andworkqueues，whichwereevolved6．omlinux2．Otolinux2．6，isanalyzedindetailf如mthetwoaspectsofrealizationtlleoryand印plication．Keywonds：inte删ptmechanism；bnu】【；BottomHalfmechani

4、smCLcN帅的c11P333DOcun’1日mCOde：AA—BcIeID：1000—7857(2006)05—0066—051引言Linu)【是类UNIX操作系统，是多用户、多任务的操作系统，具有良好的开放性和可靠性，在“nu】【平台下开发数控系统具有重要意义【l】。数控系统的多任务性和实时性闼，决定了系统中断成为整个系统必不可少的重要组成部分。那么，Linux是如何执行中断服务的呢?为了避免中断嵌套而使控制复杂，中断服务一般都是在将中断请求关闭的条件下执行的，但这样做存在的问题是，如果在中断服务执行的全过程，关

5、闭中断则使CPU不能响应其它的中断请求；如果在全过程开启中断，则又可能造成中断嵌套(单CPU下中断嵌套执行，多CPU下并发执行同一中断)。“nux将中断服务程序一分为二p】，各称作“T叩Half'’和“BottomHalf”。TopHalf通常对时间要求较为严格，必须在中断请求发生后立即或至少在一定的时间限制内完成。为了保证这种处理能圆满地完成，TopHaⅡ通常是在CPU关闭中断的条件下执行的。TopHdlf的范围包括：从在IDT中登记的中断入口函数一直到驱动程序注册在中断服务队列中的ISR。BottomHalf则是

6、T0pHalf根据需要来调度执行的，这些操作允许延迟到稍后执行，它的时间要求并不严格，因此它通常是在CPU开启中断的条件下执行的。但是，“nux早期实现的BottomHalf机制BH函数接口有2个缺点：①BH代码的执行是严格“串行化”的，在任意一时刻，系统只能有1个CPU可以执行BottomHalf代码，以防止2个或多个CPU同时来执行BH函数而相互干扰；②BH函数不允许嵌套。这2个缺点在单CPU系统中是无关紧要的，但在SMP系统中却是非常致命的，因为BH函数机制的严格串行化执行显然没有充分利用SMP系统的多CPU特

7、点。为此，“nux2．4内核在BH函数机制的基础上进行了扩展，这就是所谓的“软中断请求”(softirq)机制。Linux2．6内核在保留soft岫和tasklet机制的同时，还提供了一个新的BottomHalf机制一workqueues。2BH函数接口从Linux2．0开始便实现了BH函数接口，它设置了一个函数指针数组bh-base[32]，数组中的每个指针可以用来指向一个具体的BH函数，同时又设置了2个32位无符号整数bh—active和bh-rnask，每个无符号整数中的32位对应着数组bh-base[】中的3

8、2个元素，用以确定是否开启／关闭BH函数。当执行某硬件中断服务程序时，如果需要执行一个BH函数，硬件中断服务的TopHalf只需通过函数rrLark-bh()将bh—active中的相应位设成1，然后返回，剩下的工作交给相应的BH来处理。当内核每次执行完do_IRQ0中的中断服务程序之后，或者每次系统调用结束之时，函数do_bottom_hal