上文萬字講解Linux內(nèi)核網(wǎng)絡收包角度——淺入中斷(1)主要從針對e1000網(wǎng)卡收包開始，分析了硬中斷注冊、處理過程，網(wǎng)卡收包后硬中斷的過程非常簡潔，處理過程比較簡單，主 要是將網(wǎng)卡的napi->poll_list加入到CPU的softnet_data->poll_list里，然后發(fā)起軟中斷，就結(jié)束了，下面的就交給軟中斷進行數(shù)據(jù)包的接收處理，所以收包任務最大程度地交給軟中斷處理，最大程度簡化硬中斷處理。 總結(jié)以上描述中，上篇博文的具體細節(jié)步驟：

• 內(nèi)核啟動網(wǎng)卡，為網(wǎng)卡分配(Ring Buffer,內(nèi)核通過網(wǎng)卡驅(qū)動將DMA內(nèi)存地址信息寫入網(wǎng)卡寄存器，使得網(wǎng)卡獲得DMA內(nèi)存信息)，并通過request_irq 內(nèi)核 APi注冊硬中斷服務例程e1000_intr

• 網(wǎng)卡收到數(shù)據(jù)包，通過DMA將數(shù)據(jù)包寫入內(nèi)存

• 網(wǎng)卡觸發(fā)硬中斷，通過CPU接收數(shù)據(jù)

• CPU中斷當前的進程，跳轉(zhuǎn)到異常向量表的中斷異常向量處

• 保存現(xiàn)場

• 調(diào)用irq_handler

• 對于ARM64,irq_handler將調(diào)用gic_handle_irq

• gic_handle_irq首先讀取中斷寄存器得到硬件中斷號，調(diào)用handle_domain_irq函數(shù)

• handle_domain_irq->irq_enter進入中斷上下文

• handle_domain_irq->irq_find_mapping通過硬件中斷號獲取IRQ Number

• handle_domain_irq->generic_handle_irq進入中斷通用層處理

• generic_handle_irq->irq_to_desc通過IRQ Number獲取對應的中斷描述符

• generic_handle_irq->generic_handle_irq_desc->__handle_irq_event_percpu:遍歷中斷描述符中的action鏈表，依次執(zhí)行每個action中回調(diào)函數(shù)action->handler，對應e1000網(wǎng)卡驅(qū)動，執(zhí)行e1000_intr中斷服務例程

• e1000_intr->ew32(IMC, ~0)禁止網(wǎng)卡中斷，避免頻繁硬中斷，降低內(nèi)核的工作效率

• e1000_intr->napi_schedule激活NAPI, napi_struct.poll_list 掛在 softnet_data.poll_list 上,方便后面軟中斷調(diào)用 napi_struct.poll 獲取網(wǎng)卡數(shù)據(jù)。然后設置NET_RX_SOFTIRQ 軟中斷標識位。

• handle_domain_irq->irq_exit()：退出中斷上下文，觸發(fā)軟中斷執(zhí)行收包流程。

• 恢復現(xiàn)場

上文萬字講解Linux內(nèi)核網(wǎng)絡收包角度——淺入中斷(1)重點在于通過網(wǎng)卡收包分析了硬中斷，本文從網(wǎng)絡收包角度分析和學習軟中 斷過程。

軟中斷的種類、定義 (Kernel 4.15)

以上是內(nèi)核默認定義的幾種軟中斷，硬中斷是在CPU每個指令周期后，會去判斷是否有硬中斷產(chǎn)生，根據(jù)硬中斷號找到對應的IRQ Number，執(zhí)行對應的中斷服務例程，而軟中斷會有內(nèi)核線程，輪詢一組標志位，如果標志位有值，那去這個標志位對應的軟中斷向量表，找到中斷處理函數(shù)執(zhí)行。

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軟中斷的注冊

全局的軟中斷向量數(shù)組，即軟中斷描述符表

數(shù)組中的內(nèi)容就是軟中斷觸發(fā)時的鉤子函數(shù)：

如網(wǎng)絡收發(fā)包的軟中斷處理函數(shù)在網(wǎng)絡子系統(tǒng)初始化時注冊的：

注冊軟中斷回調(diào)函數(shù)：

軟中斷在內(nèi)核中的整體如下所示，pending為軟中斷標志位

其中標志位在內(nèi)核中使用irq_cpustat來表示：

其中__softirq_pending為軟中斷標志位，該類型為int類型，最多支持32位軟中斷，ipi_rrq位cpu與cpu之間的中斷。

在Linux內(nèi)核中，定義NR_CPUS個該結(jié)構(gòu)，即每個CPU有一個32bit的位圖，來維護本cpu上的軟中斷是否激活

軟中斷的激活

在上文萬字講解Linux內(nèi)核網(wǎng)絡收包角度——淺入中斷(1)中，硬中斷的中斷服務例程e1000_intr執(zhí)行：

e1000_intr->__napi_schedule:

__napi_schedule(this_cpu_ptr(&softnet_data),n):

最終調(diào)用__raise_soft_irqoff設置軟中斷標志位，nr為NET_RX_SOFTIRQ

可以看到在執(zhí)行__raise_soft_irqoff函數(shù)前，在__napi_schedule中，先是通過local_irq_save(flags)禁用了中斷，因為置位位圖是一個競爭操作，所有硬中斷都可以做，所以要保證關(guān)中斷的情況下完成，等pending置位結(jié)束后調(diào)用local_irq_restore(flags)恢復中斷。

內(nèi)核線程ksoftirqd是如何監(jiān)測到軟中斷發(fā)生的：

上面函數(shù)先關(guān)中斷查看本cpu的pending置位情況，如果有則進行進一步軟中斷處理。

軟中斷的入口函數(shù)__do_softirq:

對于數(shù)據(jù)包接收h->action()將執(zhí)行：網(wǎng)絡子系統(tǒng)注冊的的回調(diào)函數(shù)net_rx_action：

關(guān)于net_rx_action涉及到軟中斷處理中進一步使用NAPI機制收包，在接下來的文章中進行分析和學習。

原文作者：技術(shù)簡說