手机资讯类网站模板,太原注册公司网站,wordpress下载站会员系统,做企业网站哪家强软中断、tasklet 以及工作队列#xff0c;均是 linux 中将任务推后执行的机制。其中工作队列与用户态使用的线程池类似。 什么是任务推后执行呢 ?
可以借助于开发应用时经常使用的线程池来理解。任务推后执行#xff0c;就是任务本该执行的时候没有立即执行#xff0c;而是…软中断、tasklet 以及工作队列均是 linux 中将任务推后执行的机制。其中工作队列与用户态使用的线程池类似。 什么是任务推后执行呢 ?
可以借助于开发应用时经常使用的线程池来理解。任务推后执行就是任务本该执行的时候没有立即执行而是将任务放到任务容器(标志位或者任务队列)中相当于生产者任务容器还有消费者消费者从容器中取出任务来执行。这就是推后执行其中有 3 个组成元素生产者任务容器和消费者。 1 tasklet 通过软中断实现
tasklet 是通过软中断来实现的相当于在软中断的基础上又扩展了一层。有一种场景的思路和 tasklet 与软中断的关系比较类似在开发网络应用时由于 tcp 端口是有限的如果系统的规格下 tcp 端口号不够用的话在应用层有时会做一层虚拟化用户使用的连接是虚拟连接并不是独占一个 tcp 端口而是多个虚拟连接共享一个 tcp 端口。tasklet 对软中断的使用类似于使用 tcp 时的端口复用。
enum
{HI_SOFTIRQ0,TIMER_SOFTIRQ,NET_TX_SOFTIRQ,NET_RX_SOFTIRQ,BLOCK_SOFTIRQ,IRQ_POLL_SOFTIRQ,TASKLET_SOFTIRQ,SCHED_SOFTIRQ,HRTIMER_SOFTIRQ,RCU_SOFTIRQ, /* Preferable RCU should always be the last softirq */NR_SOFTIRQS
};tasklet 使用了两个软中断HI_SOFTIRQ 和 TASKLET_SOFTIRQ。两者优先级不同前者比后者优先级高。软中断的优先级是怎么实现的呢 不同的软中断触发就是设置软中断的标志位类似于一个 bitmap 软中断数值越小对应的优先级就越高因为在函数 __do_softirq() 中遍历软中断时是从小向大进行遍历的这样保证了数值小的软中断被先处理。软中断的优先级类似于调度策略中的 rt 调度策略rt 调度策略在内核中的优先级取值范围是 [0, 98]也使用了一个 bitmap 来标志这个优先级下有没有待执行的线程优先级数值越小越早被遍历表示优先级越高。
这两个软中断在函数 softirq_init() 中进行注册。软中断处理函数分别是 tasklet_action 和 tasklet_hi_action。
void __init softirq_init(void)
{int cpu;for_each_possible_cpu(cpu) {per_cpu(tasklet_vec, cpu).tail per_cpu(tasklet_vec, cpu).head;per_cpu(tasklet_hi_vec, cpu).tail per_cpu(tasklet_hi_vec, cpu).head;}open_softirq(TASKLET_SOFTIRQ, tasklet_action);open_softirq(HI_SOFTIRQ, tasklet_hi_action);
}2 tasklet 数据结构和 api
2.1 struct tasklet_struct
struct tasklet_struct 表示一个 tasklet。其中最主要的成员是这个 tasklet 的处理函数处理函数有两个选择一个是 funcfunc 的入参是用户自定义的参数data 在 struct tasklet_struct 中的 data 成员中保存一个是 callbackcallback 的参数是 tasklet 本身当使用 callback 的时候需要将 use_callback 设置为 true。
struct tasklet_struct
{struct tasklet_struct *next;unsigned long state;atomic_t count;bool use_callback;union {void (*func)(unsigned long data);void (*callback)(struct tasklet_struct *t);};unsigned long data;
}; state 字段表示 tasklet 当前的状态。状态可取如下两个值
enum
{// 说明 tasklet 已经被提交了等待被执行TASKLET_STATE_SCHED, /* Tasklet is scheduled for execution */// 说明 tasklet 当前正在被执行// 该状态只在多处理器系统上才会生效// 单处理器系统上不需要对 tasklet 做是不是 running 的判断TASKLET_STATE_RUN /* Tasklet is running (SMP only) */
};// 只用定义了 CONFIG_SMPTASKLET_STATE_RUN 才会被使用
#ifdef CONFIG_SMP
static inline int tasklet_trylock(struct tasklet_struct *t)
{return !test_and_set_bit(TASKLET_STATE_RUN, (t)-state);
}static inline void tasklet_unlock(struct tasklet_struct *t)
{smp_mb__before_atomic();clear_bit(TASKLET_STATE_RUN, (t)-state);
}static inline void tasklet_unlock_wait(struct tasklet_struct *t)
{while (test_bit(TASKLET_STATE_RUN, (t)-state)) { barrier(); }
}
#else
#define tasklet_trylock(t) 1
#define tasklet_unlock_wait(t) do { } while (0)
#define tasklet_unlock(t) do { } while (0)
#endif count 是 tasklet 的计数器当 count 不是 0tasklet 会被禁止不允许执行只有当 count 为 0 的时候tasklet 才可以被执行。与之对应的是 tasklet_disable() 和 tasklet_enable() 两个函数分别是禁用 tasklet 和使能 tasklet在 tasklet_disable() 中增加 count 的值在 tasklet_enable() 中减小 count 的值。
static inline void tasklet_disable(struct tasklet_struct *t)
{tasklet_disable_nosync(t);tasklet_unlock_wait(t);smp_mb();
}static inline void tasklet_enable(struct tasklet_struct *t)
{smp_mb__before_atomic();atomic_dec(t-count);
} 2.2 tasklet 初始化
初始化一个 tasklet就是定义一个 struct tasklet_struct 结构体然后初始化其中的成员。可以通过宏 DECLARE_TASKLET 来定义一个 taskletname 是 struct tasklet_struct 的名字_callback 是 tasklet 的处理函数tasklet_setup() 可以初始化一个 tasklet处理函数是 callbacktasklet_init() 也可以初始化一个 tasklet处理函数是 func。
#define DECLARE_TASKLET(name, _callback) \
struct tasklet_struct name { \.count ATOMIC_INIT(0), \.callback _callback, \.use_callback true, \
}void tasklet_setup(struct tasklet_struct *t,void (*callback)(struct tasklet_struct *))
{t-next NULL;t-state 0;atomic_set(t-count, 0);t-callback callback;t-use_callback true;t-data 0;
}
EXPORT_SYMBOL(tasklet_setup);void tasklet_init(struct tasklet_struct *t,void (*func)(unsigned long), unsigned long data)
{t-next NULL;t-state 0;atomic_set(t-count, 0);t-func func;t-use_callback false;t-data data;
}
EXPORT_SYMBOL(tasklet_init); 2.3 tasklet_schedule
使用 TASKLET_SOFTIRQ 的 tasklet 通过 task_schedule 来调度使用 HI_SOFTIRQ 的 tasklet 通过 tasklet_hi_schedule 来调度。 tasklet_schedule() 这样的命名并不是太好理解触发软中断的时候使用的关键字是 raise而触发 tasklet 的时候使用的关键字是 schedule。意思都是将任务设置到待执行的状态可以执行了。 ① 判断 tasklet 是不是处于 SCHED 状态
test_and_set_bit() 将这一 bit 设置为 1并返回设置之前的值如果设置之前是 0 那么就会调用__tasklet_schedule() 将 tasklet 设置到待执行状态否则的话说明 tasklet 已经调度了直接返回。
static inline void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t)
{if (!test_and_set_bit(TASKLET_STATE_SCHED, t-state))__tasklet_schedule(t);
} ② __tasklet_schedule() 最终调用到函数 __tasklet_schedule_common()在这个函数中主要做了两件事一个是将这个 tasklet 加入到 tasklet_vec 链表中这样在函数 tasklet_action 中就能遍历到这个 tasklet 并进行处理第二个工作是触发 tasklet 软中断。
struct tasklet_head {struct tasklet_struct *head;struct tasklet_struct **tail;
};static DEFINE_PER_CPU(struct tasklet_head, tasklet_vec);
static DEFINE_PER_CPU(struct tasklet_head, tasklet_hi_vec);static void __tasklet_schedule_common(struct tasklet_struct *t,struct tasklet_head __percpu *headp,unsigned int softirq_nr)
{struct tasklet_head *head;unsigned long flags;local_irq_save(flags);head this_cpu_ptr(headp);t-next NULL;*head-tail t;head-tail (t-next);raise_softirq_irqoff(softirq_nr);local_irq_restore(flags); tasklet_schedule
} tasklet_vec 和 tasklet_hi_vec 是 per cpu 的变量每个 cpu 都有一个对应的链表。这两个链表的维护非常绕有两个成员head 和 tailhead 是 struct tasklet_struct 指针tail 是 struct task_struct 二级指针在初始化的时候使 tail 指向了 head。 在 tasklet_schedule() 中将 tasklet 加到链表中只需要维护 tail 就可以了。 void __init softirq_init(void)
{int cpu;for_each_possible_cpu(cpu) {per_cpu(tasklet_vec, cpu).tail per_cpu(tasklet_vec, cpu).head;per_cpu(tasklet_hi_vec, cpu).tail per_cpu(tasklet_hi_vec, cpu).head;}open_softirq(TASKLET_SOFTIRQ, tasklet_action);open_softirq(HI_SOFTIRQ, tasklet_hi_action);
} 2.4 tasklet 执行
tasklet 的执行在函数 tasklet_action() 中进行。最终调用到函数 tasklet_action_common()。
(1) tl_head 是 tasklet_vec 链表首先从 tasklet_vec 中把所有的 tasklet 取下来然后将 tasklet_vec 链表设置为空
(2) 处理 tasklet 链表中的任务
① tasklet_trylock() 会判断当前 tasklet 是不是出于 RUN 状态如果是的话那么不处理这个 tasklet
② atomic_read 读取 count 的值来判断这个 tasklet 是不是被禁用如果被禁用则不处理
③ 清除 SCHED 标志清除之后可以再次调度这个 tasklet 了
④ 如果这个 tasklet 没有被处理那么会被加回到 tasklet_vec 链表中
static void tasklet_action_common(struct softirq_action *a,struct tasklet_head *tl_head,unsigned int softirq_nr)
{struct tasklet_struct *list;local_irq_disable();list tl_head-head;tl_head-head NULL;tl_head-tail tl_head-head;local_irq_enable();while (list) {struct tasklet_struct *t list;list list-next;if (tasklet_trylock(t)) {if (!atomic_read(t-count)) {if (!test_and_clear_bit(TASKLET_STATE_SCHED,t-state))BUG();if (t-use_callback)t-callback(t);elset-func(t-data);tasklet_unlock(t);continue;}tasklet_unlock(t);}local_irq_disable();t-next NULL;*tl_head-tail t;tl_head-tail t-next;__raise_softirq_irqoff(softirq_nr);local_irq_enable();}
} 3 tasklet 使用示例
如下是在一个内核模块中使用 tasklet。
① 定义了一个 tasklet my_tasklet在模块初始化函数中通过 tasklet_init() 进行初始化
tasklet 的处理函数是 tasklet_handler() 在该函数中打印了一条日志 Tasklet executed successfully!\n。
② 在内核模块中创建了一个线程在该线程中每隔一秒通过 tasklet_schedule() 调度一次。
#include linux/module.h
#include linux/kernel.h
#include linux/kthread.h
#include linux/delay.h
#include linux/interrupt.h// 定义 Tasklet 处理函数
void tasklet_handler(unsigned long data);// 声明一个 Tasklet 结构体
static struct tasklet_struct my_tasklet;// 内核线程执行函数
static int thread_func(void *data)
{while (!kthread_should_stop()) {// 调度 Tasklet 执行tasklet_schedule(my_tasklet);// 等待 1smsleep(1000);}return 0;
}// 模拟的 Tasklet 处理函数
void tasklet_handler(unsigned long data)
{printk(KERN_INFO Tasklet executed successfully!\n);
}// 模块初始化函数
static int __init tasklet_example_init(void)
{// 初始化 Tasklet 结构体tasklet_init(my_tasklet, tasklet_handler, 0);// 创建内核线程kthread_run(thread_func, NULL, tasklet_thread);printk(KERN_INFO Tasklet example module initialized\n);return 0;
}// 模块清理函数
static void __exit tasklet_example_exit(void)
{// 停止 Tasklet 的调度tasklet_kill(my_tasklet);printk(KERN_INFO Tasklet example module exited\n);
}// 注册模块初始化和清理函数
module_init(tasklet_example_init);
module_exit(tasklet_example_exit);MODULE_LICENSE(GPL);
MODULE_AUTHOR(wyl);4 软中断tasklet 的区别
软中断和 tasklet 的最主要区别同一个软中断可以在多个 cpu 上并发处理而对于一个 tasklet 来说虽然也可以调度到不同的 cpu 上但是对于同一个 tasklet 不会并发处理。
从 tasklet 的处理函数 tasklet_action_common() 中也可以看出来如果当前这个 tasklet 处于 RUN 状态那么就不会处理它。
