在 Linux 操作系统中，中断是一种用于硬件设备通知 CPU 处理的技术，而在处理中断时，我们往往需要分为上半部和下半部，其中上半部主要负责保留现场和清除中断标记，而下半部则需要处理实际的业务逻辑。

Linux驱动中断下半部的三种方法

Linux 内核中，底半部、工作队列和软中断是三种主要的实现中断下半部的方法。

底半部(bottom half)

底半部是 Linux 内核最早用于实现中断下半部的方法，它通过注册底半部函数来实现，在中断发生时，底半部函数会被调用，底半部函数会在中断上下文中执行，不会阻塞其他中断，因此可以并行执行多个底半部函数。

底半部函数不能睡眠，也不能调用可能睡眠的函数，因此它主要适用于需要快速处理、不涉及复杂业务逻辑的情况，例如计数器、定时器等。

工作队列(workqueue)

工作队列是一种将任务延迟执行的方法，它允许任务在中断上下文中被调度执行，工作队列的使用需要创建一个工作队列结构体，并将其与一个回调函数关联。

当中断发生时，内核会将工作队列添加到运行队列中，由内核调度器执行，工作队列的主要优点是可以在中断上下文中执行复杂的业务逻辑，且可以睡眠，但需要创建和管理工作队列结构体，增加了代码的复杂性。

软中断(softirq)

软中断也是一种可以将任务延迟执行的方法，它允许任务在中断上下文中被调度执行。与工作队列不同的是，软中断需要定义一个软中断处理函数，并将其与一个软中断号关联。

当中断发生时，内核会调用相应的软中断处理函数，软中断的主要优点是可以在中断上下文中执行复杂的业务逻辑，且可以睡眠，但需要定义和管理软中断处理函数，增加了代码的复杂性。

下面是一个使用底半部、工作队列和软中断的示例。

#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <linux/sched.h>

// 底半部函数
void bottom_half(struct work_struct *work){
    printk(KERN_INFO "Bottom half executed");
}

// 工作队列函数
void workqueue_func(struct work_struct *work){
    printk(KERN_INFO "Workqueue executed");
}

// 软中断处理函数
static void softirq_handler(struct softirq_action *a, void *priv, struct pt_regs *regs){
    printk(KERN_INFO "Softirq executed");
}

static DECLARE_WORK(work, workqueue_func);
static DECLARE_SOFTIRQ(softirq, softirq_handler);

static int __init my_init(void){
    // 注册底半部函数
    request_irq(0, bottom_half, IRQF_TRIGGER_RISING, "bottom_half", NULL);

    // 创建工作队列并关联回调函数
    INIT_WORK(&work, workqueue_func);
    schedule_work(&work);

    // 注册软中断处理函数
    register_softirq(SOFTIRQ_NR, softirq, NULL);
    raise_softirq(SOFTIRQ_NR);

    return 0;
}

static void __exit my_exit(void){
    // 注销底半部函数
    free_irq(0, NULL);
}

module_init(my_init);
module_exit(my_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");

问题与解答

1、底半部、工作队列和软中断有什么区别？

底半部、工作队列和软中断都是用于实现 Linux 驱动中断下半部的不同方法。底半部是最早的方法，通过注册底半部函数来实现，不过它不能处理复杂的业务逻辑，也不能睡眠。工作队列允许在中断上下文中执行复杂的业务逻辑，但需要创建和管理工作队列结构体。而软中断同样允许在中断上下文中执行复杂的业务逻辑，但需要定义和管理软中断处理函数。

2、底半部、工作队列和软中断各有什么优缺点？

底半部的优点是简单易用，缺点是不能处理复杂的业务逻辑，且不能睡眠。工作队列的优点是可以在中断上下文中执行复杂的业务逻辑，且可以睡眠，但需要创建和管理工作队列结构体。软中断的优点是可以在中断上下文中执行复杂的业务逻辑，且可以睡眠，但需要定义和管理软中断处理函数。

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