raise_softirq(NET_TX_SOFTIRQ);
Этот вызов сгенерирует отложенное прерывание с индексом NET_TX_SOFTIRQ. Соответствующий обработчик net_tx_action() будет вызван при следующем выполнении программных прерываний ядром. Эта функция запрещает аппаратные прерывания перед тем, как сгенерировать отложенное прерывание, а затем восстанавливает их в первоначальное состояние. Если аппаратные прерывания в данный момент запрещены, то для небольшой оптимизации можно воспользоваться функцией raise_softirq_irqoff(), как показано в следующем примере.
/*
* прерывания должны быть запрещены!
*/
raise_softirq_irqoff(NET_TX_SOFTIRQ);
Наиболее часто отложенные прерывания генерируются из обработчиков аппаратных прерываний. В этом случае обработчик аппаратного прерывания выполняет всю основную работу, которая касается аппаратного обеспечения, генерирует отложенное прерывание и завершается. После завершения обработки аппаратных прерываний ядро вызывает функцию do_softirq(). Обработчик отложенного прерывания выполняется и подхватывает работу с того места, где обработчик аппаратного прерывания ее отложил. В таком примере раскрывается смысл названий "верхняя половина" и "нижняя половина".
Тасклеты
Тасклеты — это механизм обработки нижних половин, построенный на основе механизма отложенных прерываний. Как уже отмечалось, они не имеют ничего общего с заданиями (task). Тасклеты по своей природе и принципу работы очень похожи на отложенные прерывания. Тем не менее они имеют более простой интерфейс и упрощенные правила блокировок.
Решение о том, стоит ли использовать тасклеты, принять достаточно просто: в большинстве случаев необходимо использовать тасклеты. Как было показано в предыдущем разделе, примеры использования отложенных прерываний можно посчитать на пальцах одной руки. Отложенные прерывания необходимо использовать только в случае, когда необходима очень большая частота выполнений и интенсивно используется многопоточная обработка. Тасклеты используются в очень большом количестве случаев — они работают достаточно хорошо и их очень просто использовать.
Реализация тасклетов
Так как тасклеты реализованы на основе отложенных прерываний, они тоже являются отложенными прерываниями (softirq). Как уже рассказывалось, тасклеты представлены двумя типами отложенных прерываний: HI_SOFTIRQ и TASKLET_SOFTIRQ. Единственная разница между ними в том, что тасклеты типа HI_SOFTIRQ выполняются всегда раньше тасклетов типа TASKLET_SOFTIRQ.
Тасклеты представлены с помощью структуры tasklet_struct. Каждый экземпляр структуры представляет собой уникальный тасклет. Эта структура определена в заголовочном файле <linux/interrupt.h> в следующем виде.
struct tasklet_struct {
struct tasklet_struct *next; /* указатель на следующий
тасклет в списке */
unsigned long state; /* состояние тасклета */
atomic_t count; /* счетчик ссылок */
void (*func)(unsigned long); /* функция-обработчик тасклета */
unsigned long data; /* аргумент функции-обработчика тасклета */
);
Поле func — это функция-обработчик тасклета (эквивалент поля action для структуры, представляющей отложенное прерывание), которая получает поле data в качестве единственного аргумента при вызове.
Поле state может принимать одно из следующих значений: нуль, TASKLET_STATE_SCHED или TASLET_STATE_RUN. Значение TASKLET_STATE_SCHED указывает на то, что тасклет запланирован на выполнение, а значение TASLET_STATE_RUN — что тасклет выполняется. Для оптимизации значение TASLET_STATE_RUN может использоваться только на многопроцессорной машине, так как на однопроцессорной машине и без этого точно известно, выполняется ли тасклет (действительно, ведь код, который выполняется, либо принадлежит тасклету, либо нет).
Поле count используется как счетчик ссылок на тасклет. Если это значение не равно нулю, то тасклет запрещен и не может выполняться; если оно равно нулю, то тасклет разрешен и может выполняться в случае, когда он помечен как ожидающий выполнения.
Запланированные (scheduled) на выполнение тасклеты (эквивалент сгенерированных отложенных прерываний)[39] хранятся в двух структурах, определенных для каждого процессора: структуре tasklet_vec (для обычных тасклетов) и структуре tasklet_hi_vec (для высокоприоритетных тасклетов). Каждая из этих структур — это связанный список структур tasklet_struct. Каждый экземпляр структуры tasklet_struct представляет собой отдельный тасклет.
Тасклеты могут быть запланированы на выполнение с помощью функций tasklet_schedule() и tasklet_hi_schedule(), которые принимают единственный аргумент— указатель на структуру тасклета— tasklet_struct. Эти функции очень похожи (отличие состоит в том, что одна использует отложенное прерывание с номером TASKLET_SOFTIRQ, а другая — с номером HI_SOFTIRQ). К написанию и использованию тасклетов мы вернемся в следующем разделе. А сейчас рассмотрим детали реализации функции tasklet_hi_schedule(), которые состоят в следующем.
• Проверяется, не установлено ли поле state в значение TASKLET_STATE_SCHED. Если установлено, то тасклет уже запланирован на выполнение и функция может возвратить управление.
• Сохраняется состояние системы прерываний и запрещаются прерывания на локальном процессоре. Это гарантирует, что ничто на данном процессоре не будет мешать выполнению этого кода.
• Добавляется тасклет, который планируется на выполнение, в начало связанного списка структуры tasklet_vec или tasklet_hi_vec, которые уникальны для каждого процессора в системе.
• Генерируется отложенное прерывание с номером TASKLET_SOFTIRQ или HI_SOFTIRQ, чтобы в ближайшее время данный тасклет выполнился при вызове функции do_softirq().
• Устанавливается состояние системы прерываний в первоначальное значение и возвращается управление.
При первой же удобной возможности функция do_softirq() выполнится, как это обсуждалось в предыдущем разделе. Поскольку большинство тасклетов помечаются как готовые к выполнению в обработчиках прерываний, то, скорее всего, функция do_softirq() вызывается сразу же, как только возвратится последний обработчик прерывания. Так как отложенные прерывания с номерами TASKLET_SOFTIRQ или HI_SOFTIRQ к этому моменту уже сгенерированы, то функция do_softirq() выполняет соответствующие обработчики. Эти обработчики, а также функции tasklet_action() и tasklet_hi_action() являются сердцем механизма обработки тасклетов- Давайте рассмотрим, что они делают.
• Запрещаются прерывания, и получается весь список tasklet_vec или tasklet_hi_vec для текущего процессора.
• Список текущего процессора очищается путем присваивания значения нуль указателю на него.
• Разрешаются прерывания (нет необходимости восстанавливать состояние системы прерываний в первоначальное значение, так как этот код может выполняться только в обработчике отложенного прерывания, который вызывается только при разрешенных прерываниях).
39
Это еще один пример плохой терминологии. Почему отложенные прерывания (softirq) генерируются (rise), а тасклеты (tasklet) планируются (schedule)? Кто знает? Оба термина означают, что обработчики нижних половин помечаются как ожидающие на выполнение и в скором времени будут выполнены.