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linux内核中的tasklet机制

2010年6月6日 levin 发表评论阅读评论 3,348 人阅读过

tasklet是IO驱动程序中实现可延迟函数的一种首选的方法,一个tasklet只可以在一个CPU上同步地执行，不同的tasklet可以在不同地CPU上同步地执行。

tasklet的实现是建立在两个软件中断的基础之上的，即HI_SOFTIRQ和TASKLET_SOFTIRQ，本质上没有什么区别，只不过HI_SOFTIRQ的优先级更高一些，建立在HI_SOFTIRQ上的tasklet会早于TASKLET_SOFTIRQ执行。

tasklet链表是存放在tasklet_vec和tasklet_hi_vec这两个数组里面的，数组的长度就是cpu的个数，这是两个percpu数组。linux为smp定义了一系列的宏用于初始化获取删除percpu变量

1	DEFINE_PER_CPU(struct tasklet_struct , tasklet_vec)

这个宏的作用是创建一个类型为tasklet_struct类型的tasklet_vec数组,这个数组即属于percpu数据，具体的实现机制我暂时还没有搞明白。

1	__per_cpu_var(tasklet_vec)

根据percpu变量的名字获取percpu数据

创建一个tasklet首先需要创建一个tasklet描述符，即struct tasklet_struct结构体，并用tasklet_init()函数初始化它。
@include/linux/interput.h

struct tasklet_struct
{
	struct tasklet_struct *next;
	unsigned long state;
	atomic_t count;
	void (*func)(unsigned long);
	unsigned long data;
};

其中count是一个原子变量的锁时数器，大于0时表示当前tasklet被禁止，tasklet_enable()和tasklet_disable()函数通过减少和增加这个字段的值来实现当前tasklet的启用和禁止。

state是tasklet的状态标志，只有两个选项：

@include/linux/interput.h

enum
{
	TASKLET_STATE_SCHED,	/* tasklet已经被调度，但还尚未执行 */
	TASKLET_STATE_RUN	/* tasklet正在执行，只针对SMP有效,单处理器无意义 */
};
 
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->data = data;
}

在创建完tasklet描述符之后就需要对tasklet进行调度，即把tasklet描述符插入到tasklet_vec中相应链表中去。调度函数如下：

void __tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t)
{
	unsigned long flags;
	/* 在flasgs中保存eflags寄存器的IF标志，并关中段 */
	local_irq_save(flags);
	t->next = NULL;
	/* 将tasklet描述符插入到tasklet_vec链表的尾部 */
	*__get_cpu_var(tasklet_vec).tail = t;
	__get_cpu_var(tasklet_vec).tail = &(t->next);
	/* 激活TASKLET_SOFTIRQ软中断 */
	raise_softirq_irqoff(TASKLET_SOFTIRQ);
	/* 恢复eflags寄存器的值，并打开中断 */
	local_irq_restore(flags);
}

至此tasklet的调度就完成了，对tasklet可延迟函数的处理将交由软中断处理函数处理，下面看TASKLET_SOFTIRQ软中断的处理函数：

static void tasklet_action(struct softirq_action *a)
{
	struct tasklet_struct *list;
 
	/* 禁用本地中断 */
	local_irq_disable();
	/* 将tasket_vec中对应的tasklet链表头的地址保存在list临时变量中
	 * 并清空tasklet_vec中的链表，以允许新的tasklet */
	list = __get_cpu_var(tasklet_vec).head;
	__get_cpu_var(tasklet_vec).head = NULL;
	__get_cpu_var(tasklet_vec).tail = &__get_cpu_var(tasklet_vec).head;
	/* 重新启用本地中断 */
	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();
				t->func(t->data);
				tasklet_unlock(t);
				continue;
			}
			tasklet_unlock(t);
		}
 
		local_irq_disable();
		t->next = NULL;
		*__get_cpu_var(tasklet_vec).tail = t;
		__get_cpu_var(tasklet_vec).tail = &(t->next);
		__raise_softirq_irqoff(TASKLET_SOFTIRQ);
		local_irq_enable();
	}
}