杂记（网络技术）

当用户进程需要访问设备或者使用操作系统内核时，必须通过系统调用来完成。系统调用将CPU切换到保护模式，随后访问内核的地址空间，在保护模式下，所有设备和内存资源通过内核实现API访问。

中断优先级：

硬件中断可以打断其他所有的中断（软件中断，tasklet，bottom half）。系统调用和进程可以被上述所有打断。

硬件中断

硬件中断是一种系统资源，当我们为设备编写中断处理程序来处理外部事件时，要向系统申请中断资源（即硬件中断信号线，通常称为中断号），并将中断处理程序与中断源关联。内核提供接口：

int request_irq( unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags, const char* devname, void* dev_id )

函数request_irq申请中断号为irq的资源，将申请到的中断号irq与设备名为devname,设备索引为dev_id的设备中断处理程序handler关联，设备的中断类型为flags。
int free_irq( unsigned int irq, void *dev_id )
free_irq释放中断资源

flags的类型

1. 快速中断

中断运行时间非常短，不会被其他中断打断，flags设为SA_INTERRUPT。

2. 慢速中断

执行时间较长，可以被其他中断打断。

3. top half和bottom half

top half只完成硬件中断触发后的最重要的任务处理，top half 即对应中断处理程序。
bottom half完成所有非紧急的中断处理，如网络数据包复制到内核由top half完成，而之后的分析处理由bottom half完成。
top half和bottom half最大的区别就是，在bottom half执行期间，打开所有的硬件中断。由top half将设备缓冲区的数据复制到内核地址空间缓冲区，调用bottom half后退出，这个过程非常快。bottom half 会执行剩下的操作，此时CPU可以响应外部中断请求。linux通过tasklet和workqueue来实现bottom half。

tasklet

tasklet是可以被调度执行的特殊函数，在系统某个特定的安全时间运行在软件中断现场。

由函数tasklet_schedule( struct tasklet_struct *t )调度执行，一个tasklet只执行一次。

static inline void tasklet_schedule( struct tasklet_struct *t )

一个CPU上只能执行一个

不同tasklet可以在不同CPU上执行

tasklet的实现：
编写tasklet处理函数->用宏DECLARE_TASKLET声明一个新的tasklet->用task_schedule调度tasklet执行。

void my_func( unsigned long );
char tasklet_data[] = "This is a new tasklet.";
DECLARE_TASKLET( my_tasklet, my_func, ( unsigned long )&tasklet_data );
void my_func( unsigned long data )
{
    return;
}

tasklet_schedule( &my_tasklet );

workqueue

• tasklet在软件中断现场执行，是原子操作。workqueue函数在内核进程现场执行，可以休眠。
• tasklet总是在最初调度它的处理器上执行。默认情况下workqueue与tasklet一样。
• 内核可以将workqueue推迟一段时间执行。

软件中断

硬件中断可以立即打断CPU现场活动，而软件中断需要CPU调度。软件中断的调度由内核函数do_softirq完成。

asmlinkage void do_softirq(void)

软件中断的处理在do_softirq中执行，软件中断的执行时间：

• 系统调度结束后被调度执行
• 硬件调度结束后被调度执行

网络子系统使用的中断：

• NET_RX_SOFTIRQ
• NET_TX_SOFTIRQ

软件中断最重要的特性：

• 可以在多个处理器上运行，所以编写软件中断时，必须考虑重入问题。如果需要访问共享全局变量，必须采用锁机制执行并发访问。
• 软件中断不能被同类的软件中断打断。
• 只能被硬件中断打断。