커 널 소스 코드 분석의 소프트 인 터 럽 트 (3.16 - rc4 기반)

1. 소프트 인 터 럽 트 와 관련 된 데이터 구조:
softing_vec 배열 (kernel / softirq. c)

1 static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS] __cacheline_aligned_in_smp;

NR_SOFTIRQS 값 은 10 으로 커 널 이 10 개의 소프트 인 터 럽 트 함 수 를 지원 한 다 는 뜻 입 니 다.
 
softirq_action 구조 체 (include / linux / interrupt. h)

1 struct softirq_action

2 {

3     void    (*action)(struct softirq_action *);

4 };

action 은 함수 포인터 변수 로 소프트 인 터 럽 트 함 수 를 가리 키 고 있 습 니 다.
 
irq_cpustat_t 구조 체 (arch / x86 / include / asm / hardirq. h)

 1 typedef struct {

 2     unsigned int __softirq_pending;

 3     unsigned int __nmi_count;    /* arch dependent */

 4 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC

 5     unsigned int apic_timer_irqs;    /* arch dependent */

 6     unsigned int irq_spurious_count;

 7     unsigned int icr_read_retry_count;

 8 #endif

 9 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM

10     unsigned int kvm_posted_intr_ipis;

11 #endif

12     unsigned int x86_platform_ipis;    /* arch dependent */

13     unsigned int apic_perf_irqs;

14     unsigned int apic_irq_work_irqs;

15 #ifdef CONFIG_SMP

16     unsigned int irq_resched_count;

17     unsigned int irq_call_count;

18     /*

19      * irq_tlb_count is double-counted in irq_call_count, so it must be

20      * subtracted from irq_call_count when displaying irq_call_count

21      */

22     unsigned int irq_tlb_count;

23 #endif

24 #ifdef CONFIG_X86_THERMAL_VECTOR

25     unsigned int irq_thermal_count;

26 #endif

27 #ifdef CONFIG_X86_MCE_THRESHOLD

28     unsigned int irq_threshold_count;

29 #endif

30 #if IS_ENABLED(CONFIG_HYPERV) || defined(CONFIG_XEN)

31     unsigned int irq_hv_callback_count;

32 #endif

33 } ____cacheline_aligned irq_cpustat_t;

cpu 마다 이러한 구조 체 변 수 를 가지 고 있 습 니 다. 소프트 인 터 럽 트 에서 우 리 는 두 번 째 줄 의 구성원, 32 비트 의 소프트 인 터 럽 트 마스크 를 사용 해 야 합 니 다.소프트 인 터 럽 트 가 걸 려 있 을 때 이 마스크 의 해당 위 치 를 설정 합 니 다.
 
2. 소프트 인 터 럽 트 의 실행 과정
우선 오픈 사용softirq () 함수 등록 소프트 인 터 럽 트 함수, 코드 는 다음 과 같 습 니 다 (kernel / softirq. c):

1 void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action *))

2 {

3     softirq_vec[nr].action = action;

4 }

소프트 인 터 럽 트 함수 포인터 action 을 softirq 에 저장 합 니 다.vec 배열 의 대응 요소 중.
이어서 raise 사용softirq () 활성화 소프트 인 터 럽 트, 코드 는 다음 과 같 습 니 다 (kernel / softirq. c):

1 void raise_softirq(unsigned int nr)

2 {

3     unsigned long flags;

4 

5     local_irq_save(flags);

6     raise_softirq_irqoff(nr);

7     local_irq_restore(flags);

8 }

다섯 번 째 줄 은 로 컬 인 터 럽 트 를 닫 고 일곱 번 째 줄 은 인 터 럽 트 를 복원 합 니 다.여섯 번 째 줄 은 nr 에 대응 하 는 소프트 인 터 럽 트 함 수 를 활성화 합 니 다.이어서 raise 분석softirq_irqoff (), 코드 는 다음 과 같 습 니 다 (kernel / softirq. c):

 1 inline void raise_softirq_irqoff(unsigned int nr)

 2 {

 3     __raise_softirq_irqoff(nr);

 4 

 5     /*

 6      * If we're in an interrupt or softirq, we're done

 7      * (this also catches softirq-disabled code). We will

 8      * actually run the softirq once we return from

 9      * the irq or softirq.

10      *

11      * Otherwise we wake up ksoftirqd to make sure we

12      * schedule the softirq soon.

13      */

14     if (!in_interrupt())

15         wakeup_softirqd();

16 }

제3 행raise_softirq_irqoff 함수 가 소프트 인 터 럽 트 마스크 의 해당 위 치 를 설정 하 였 습 니 다. 코드 는 다음 과 같 습 니 다 (kernel / softirq. c).그리고 14 번 째 줄 은 소프트 인 터 럽 트 가 활성화 되 었 거나 비활성화 되 었 는 지 판단 합 니 다. 없 으 면 15 줄 에서 커 널 스 레 드 ksoftirq 를 활성화 하여 소프트 인 터 럽 트 를 실행 합 니 다.

1 void (unsigned int nr)

2 {

3     trace_softirq_raise(nr);

4     or_softirq_pending(1UL << nr);

5 }

구체 적 으로 네 번 째 줄 의 함수 에 마스크 위 치 를 설정 합 니 다.
 
3. 어느 곳 에서 든 소프트 인 터 럽 트 에 들 어 갈 수 있 는 지 분석 해 보 자.
첫 번 째 부분 은 물론 위 에서 언급 한 커 널 스 레 드 ksoftirq 가 활성화 되 었 을 때 입 니 다.다음은 ksoftirq 스 레 드 (kernel / softirq. c) 를 보 겠 습 니 다.

1 DEFINE_PER_CPU(struct task_struct *, ksoftirqd);

cpu 마다 struct task 를 가리 키 는 것 을 정의 합 니 다struct 형식의 구조 체 변 수 는 분명 합 니 다. 이 변 수 는 ksoftirq 스 레 드 의 프로 세 스 설명 자 를 저장 합 니 다.(이 를 통 해 Liux 의 스 레 드 와 프로 세 스 는 하나의 것 임 을 나타 낸다)
이 어 ksoftirq 스 레 드 가 실행 할 함수 (kernel / softirq. c) 를 살 펴 보 겠 습 니 다.

 1 static void run_ksoftirqd(unsigned int cpu)

 2 {

 3     local_irq_disable();

 4     if (local_softirq_pending()) {

 5         /*

 6          * We can safely run softirq on inline stack, as we are not deep

 7          * in the task stack here.

 8          */

 9         __do_softirq();

10         rcu_note_context_switch(cpu);

11         local_irq_enable();

12         cond_resched();

13         return;

14     }

15     local_irq_enable();

16 }

이 함 수 는 ksoftirq 스 레 드 의 스 레 드 입 니 다.제9 행do_softirq () 에서 모든 소프트 인 터 럽 트 함 수 를 호출 합 니 다.
우리 뒤 돌아 서 wakeup 분석 해 보 자.softirqd (), ksoftirq 라인 이 어떻게 깨 어 나 는 지 보 세 요 (kernel / softirq. c).

1 static void wakeup_softirqd(void)

2 {

3     /* Interrupts are disabled: no need to stop preemption */

4     struct task_struct *tsk = __this_cpu_read(ksoftirqd);

5 

6     if (tsk && tsk->state != TASK_RUNNING)

7         wake_up_process(tsk);

8 }

네 번 째 줄 은 로 컬 cpu 의 ksoftirq 스 레 드 설명 자 를 tsk 변수 에 읽 고 여섯 번 째 줄 에서 ksoftirq 스 레 드 가 실행 되 지 않 으 면 일곱 번 째 줄 에서 이 스 레 드 를 깨 웁 니 다.
두 번 째 곳, 처리 프로그램 중단 doIRQ 처리 완료 또는 irq 호출exit 함수 시.다음은 irqexit 코드 (kernel / softirq. c).

 1 void irq_exit(void)

 2 {

 3 #ifndef __ARCH_IRQ_EXIT_IRQS_DISABLED

 4     local_irq_disable();

 5 #else

 6     WARN_ON_ONCE(!irqs_disabled());

 7 #endif

 8 

 9     account_irq_exit_time(current);

10     preempt_count_sub(HARDIRQ_OFFSET);

11     if (!in_interrupt() && local_softirq_pending())

12         invoke_softirq();

13 

14     tick_irq_exit();

15     rcu_irq_exit();

16     trace_hardirq_exit(); /* must be last! */

17 }

내 가 말 할 필요 없 지, 나 는 네가 한눈 에 12 번 째 줄 을 노 릴 수 있 을 것 이 라 고 생각한다.invokesoftirq 함수 (kernel / softirq. c).

 1 static inline void invoke_softirq(void)

 2 {

 3     if (!force_irqthreads) {

 4 #ifdef CONFIG_HAVE_IRQ_EXIT_ON_IRQ_STACK

 5         /*

 6          * We can safely execute softirq on the current stack if

 7          * it is the irq stack, because it should be near empty

 8          * at this stage.

 9          */

10         __do_softirq();

11 #else

12         /*

13          * Otherwise, irq_exit() is called on the task stack that can

14          * be potentially deep already. So call softirq in its own stack

15          * to prevent from any overrun.

16          */

17         do_softirq_own_stack();

18 #endif

19     } else {

20         wakeup_softirqd();

21     }

22 }

제3 행 forceirqthreads 값 이 0 이기 때문에 이 함수 도 를 호출 하 였 습 니 다.do_소프트 인 터 럽 트 를 실행 하기 위해 softirq () 를 사용 합 니 다.
아직 몇 군데 분석 을 하지 않 고 나중에 시간 이 있 으 면 보충 할 곳 이 있다.
 
4. 다음은do_softirq () 함수 (kernel / softirq. c).

 1 asmlinkage __visible void __do_softirq(void)

 2 {

 3     unsigned long end = jiffies + MAX_SOFTIRQ_TIME;

 4     unsigned long old_flags = current->flags;

 5     int max_restart = MAX_SOFTIRQ_RESTART;

 6     struct softirq_action *h;

 7     bool in_hardirq;

 8     __u32 pending;

 9     int softirq_bit;

10 

11     /*

12      * Mask out PF_MEMALLOC s current task context is borrowed for the

13      * softirq. A softirq handled such as network RX might set PF_MEMALLOC

14      * again if the socket is related to swap

15      */

16     current->flags &= ~PF_MEMALLOC;

17 

18     pending = local_softirq_pending();

19     account_irq_enter_time(current);

20 

21     __local_bh_disable_ip(_RET_IP_, SOFTIRQ_OFFSET);

22     in_hardirq = lockdep_softirq_start();

23 

24 restart:

25     /* Reset the pending bitmask before enabling irqs */

26     set_softirq_pending(0);

27 

28     local_irq_enable();

29 

30     h = softirq_vec;

31 

32     while ((softirq_bit = ffs(pending))) {

33         unsigned int vec_nr;

34         int prev_count;

35 

36         h += softirq_bit - 1;

37 

38         vec_nr = h - softirq_vec;

39         prev_count = preempt_count();

40 

41         kstat_incr_softirqs_this_cpu(vec_nr);

42 

43         trace_softirq_entry(vec_nr);

44         h->action(h);

45         trace_softirq_exit(vec_nr);

46         if (unlikely(prev_count != preempt_count())) {

47             pr_err("huh, entered softirq %u %s %p with preempt_count %08x, exited with %08x?
",

48                    vec_nr, softirq_to_name[vec_nr], h->action,

49                    prev_count, preempt_count());

50             preempt_count_set(prev_count);

51         }

52         h++;

53         pending >>= softirq_bit;

54     }

55 

56     rcu_bh_qs(smp_processor_id());

57     local_irq_disable();

58 

59     pending = local_softirq_pending();

60     if (pending) {

61         if (time_before(jiffies, end) && !need_resched() &&

62             --max_restart)

63             goto restart;

64 

65         wakeup_softirqd();

66     }

67 

68     lockdep_softirq_end(in_hardirq);

69     account_irq_exit_time(current);

70     __local_bh_enable(SOFTIRQ_OFFSET);

71     WARN_ON_ONCE(in_interrupt());

72     tsk_restore_flags(current, old_flags, PF_MEMALLOC);

73 } 

이 함수 에서 순환 호출 된 모든 활성 화 된 소프트 인 터 럽 트 함수 입 니 다.제5 행 MAXSOFTIRQ_RESTART 값 은 10 으로 최대 10 회 순환 (다른 프로 세 스 를 오래 기다 리 게 할 수 없 음), 32 번 째 줄 은 pending 표 에서 첫 번 째 로 설 정 된 비트 위 치 를 가 져 오고 44 번 째 줄 은 설 정 된 소프트 인 터 럽 트 함 수 를 실행 하기 시작 합 니 다.53 번 째 줄 은 pending 에 대해 오른쪽 이동 연산 을 한 다음 다음 순환 에 들 어 갑 니 다.이번 라운드 에 설 치 된 소프트 인 터 럽 트 함 수 를 모두 실행 하고 순환 을 종료 합 니 다.59 번 째 줄 은 로 컬 cpu 의 소프트 인 터 럽 트 마스크 를 다시 가 져 옵 니 다. 61 번 째 줄 은 end 를 초과 하지 않 았 고 더 높 은 우선 순위 의 프로 세 스 가 나타 나 지 않 았 으 며 10 번 의 링 을 다 사용 하지 않 았 다 면 restart 로 돌아 가 다시 for 순환 합 니 다.그렇지 않 으 면 65 번 째 줄 에서 softirqd 커 널 스 레 드 를 깨 웁 니 다.그리고 이 함 수 를 종료 합 니 다.
 
이로써 소프트 인 터 럽 트 의 처리 과정 은 분석 이 끝났다.