tasklet内核源代码分析

tasklet的使用方法在之前也有讲过，但是不够全面，而且也仅仅知道怎么使用而已，现在看看被人的总结：

//初始化tasklet_struct结构体
void tasklet_init(struct tasklet_struct *t,void (*func)(unsigned long), unsigned long data);//使能一个之前被disable的tasklet；若这个tasklet已经被调度, 它会很快运行。
void tasklet_enable(struct tasklet_struct *t); //函数暂时禁止给定的tasklet被tasklet_schedule调度，直到这个tasklet被再次被enable；若这个tasklet当前在运行, 这个函数忙等待直到这个tasklet退出
void tasklet_disable(struct tasklet_struct *t); //和tasklet_disable类似，但是tasklet可能仍然运行在另一个 CPU
void tasklet_disable_nosync(struct tasklet_struct *t); //调度 tasklet 执行，如果tasklet在运行中被调度, 它在完成后会再次运行; 这保证了在其他事件被处理当中发生的事件受到应有的注意. 这个做法也允许一个 tasklet 重新调度它自己
void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t); //和tasklet_schedule类似，只是在更高优先级执行。
void tasklet_hi_schedule(struct tasklet_struct *t); //确保了 tasklet 不会被再次调度来运行，通常当一个设备正被关闭或者模块卸载时被调用。如果 tasklet 正在运行, 这个函数等待直到它执行完毕。
void tasklet_kill(struct tasklet_struct *t);

这里就深入的看看其实现方法，现在先来一个tasklet的使用案例：

#include<linux/kernel.h>
#include<linux/module.h>
#include<linux/interrupt.h>
#include <linux/delay.h>static void my_tasklet_function(unsigned long data);char my_tasklet_data[]="my_tasklet_function was  called.";//1.1）动态定义结构体变量，用于动态初始化
struct tasklet_struct my_tasklet;//2）定义tasklet工作函数
static void my_tasklet_function(unsigned long data)
{printk("%s\r\n",(char *)data);udelay(2000);    //延时2ms，而不是休眠
}static int __init tasklet_module_init(void)
{printk("mondule insmod\r\n");//1.2）动态初始化tasklet_init(&my_tasklet, my_tasklet_function,(unsigned long) my_tasklet_data);//3）调度tasklettasklet_schedule(&my_tasklet);return 0;
}static void __exit tasklet_cleanup(void)
{printk("mondule remove\r\n");//4）销毁tasklet tasklet_kill(&my_tasklet);
}module_init(tasklet_module_init);
module_exit(tasklet_cleanup);
MODULE_LICENSE("GPL");

所以我们只要弄明白下面的几个函数是怎么实现的就可以了：

struct tasklet_struct结构体

struct tasklet_struct
{struct tasklet_struct *next;//指针，用于建立tasklet_struct实例的链表，允许多个任务在排队//表示任务当前的状态,一共有两种状态：//TASKLET_STATE_SCHED：表示等待调度，注册tasklet的时候会初始化为该状态//TASKLET_STATE_RUN：表示tasklet当前正在执行unsigned long state;atomic_t count;//原子锁计数器，用于同步tasklet_struct的修改void (*func)(unsigned long);//最重要的成员：回调函数unsigned long data;//回调函数的执行参数
};

主要成员就这么几个，next指针主要是把所有的tasklet_struct连起来，state表示tasklet_struct的状态是在排队还是在执行，count是原子锁计数器，他的作用是保护tasklet_struct不会被同时修改，func是回调的执行函数，data就是执行函数的参数。

初始化函数：void tasklet_init(struct tasklet_struct *t, void (*func)(unsigned long), unsigned long data)

void tasklet_init(struct tasklet_struct *t,void (*func)(unsigned long), unsigned long data)
{//初始化tasklet_struct结构体成员t->next = NULL;t->state = 0;atomic_set(&t->count, 0);t->func = func;t->data = data;
}
EXPORT_SYMBOL(tasklet_init);

可以看出tasklet_init的作用就是初始化tasklet_struct 结构体。

调度函数：tasklet_schedule (struct tasklet_struct *t)

static inline void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t)
{//设置tasklet的状态为TASKLET_STATE_SCHED，使用__tasklet_schedule进行调度if (!test_and_set_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state))__tasklet_schedule(t);
}void __tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t)
{__tasklet_schedule_common(t, &tasklet_vec,TASKLET_SOFTIRQ);
}
EXPORT_SYMBOL(__tasklet_schedule);static void __tasklet_schedule_common(struct tasklet_struct *t,struct tasklet_head __percpu *headp,unsigned int softirq_nr)
{struct tasklet_head *head;unsigned long flags;local_irq_save(flags);//保存中断状态寄存器并且关闭本地cpu中断head = this_cpu_ptr(headp);//获取per cpu变量的线性地址t->next = NULL;//初始化tasklet_struct的next指针*head->tail = t;//把tasklet_struct放到cpu调度链表中head->tail = &(t->next);//设置head->tail的地址，用于存放下一个tasklet_structraise_softirq_irqoff(softirq_nr);//唤醒第softirq_nr个softirq准备执行local_irq_restore(flags);//恢复中断状态寄存器
}

调度函数的首先设置tasklet_struct的状态，然后最后调用__tasklet_schedule_common关闭本地cpu中断，把tasklet_struct 放到cpu的tasklet_head调度链表中，让cpu自己找到tasklet_struct并且调度其中的回调函数。

销毁函数：void tasklet_kill(struct tasklet_struct *t)

void tasklet_kill(struct tasklet_struct *t)
{//如果在中断状态，则提醒一下if (in_interrupt())pr_notice("Attempt to kill tasklet from interrupt\n");//等待调度完毕while (test_and_set_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state)) {do {yield();//让出cpu} while (test_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state));}tasklet_unlock_wait(t);//等待解锁//清除tasklet_struct的状态clear_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state);
}
EXPORT_SYMBOL(tasklet_kill);

销毁函数就是在等待调度完毕后让出cpu，最后清除tasklet_struct 的状态。

看到这里有人就奇怪了，那到底是怎么调用到func函数的呢？
这就要说到linux中的软中断了，因为tasklet是通过软中断实现的，我们下面看看软中断的初始化函数把，函数在kernel/softirq.c文件中：

void __init softirq_init(void)
{int cpu;//初始化每个cpu的tasklet_vec链表for_each_possible_cpu(cpu) {per_cpu(tasklet_vec, cpu).tail =&per_cpu(tasklet_vec, cpu).head;per_cpu(tasklet_hi_vec, cpu).tail =&per_cpu(tasklet_hi_vec, cpu).head;}//打开TASKLET_SOFTIRQ的软中断，中断回调函数为tasklet_actionopen_softirq(TASKLET_SOFTIRQ, tasklet_action);//打开HI_SOFTIRQ的软中断，中断回调函数为tasklet_hi_actionopen_softirq(HI_SOFTIRQ, tasklet_hi_action);
}

软中断无非就是初始化每一个cpu的tasklet_vec链表，然后打开TASKLET_SOFTIRQ和HI_SOFTIRQ的软中断，我们先看看open_softirq是怎么打开软中断的：

void open_softirq(int nr, void (*action)(struct softirq_action *))
{softirq_vec[nr].action = action;
}

其实只是把中断向量数组的action成员赋值上该中断的回调函数而已，那么每次该中断产生，就会去到回调函数执行了，是不是很简单呢。
我们再看看回调函数tasklet_action是怎么找到我们的tasklet_struct的：

static __latent_entropy void tasklet_action(struct softirq_action *a)
{tasklet_action_common(a, this_cpu_ptr(&tasklet_vec), TASKLET_SOFTIRQ);
}static void tasklet_action_common(struct softirq_action *a,struct tasklet_head *tl_head,unsigned int softirq_nr)
{struct tasklet_struct *list;local_irq_disable();//关闭本地中断，禁止内核抢占list = tl_head->head;//记录tasklet_head指针tl_head->head = NULL;//赋值head，让链表为空tl_head->tail = &tl_head->head;//赋值tail，让链表为空local_irq_enable();//开启中断//遍历tasklet链表，让链表上挂入的函数全部执行完成while (list) {//从链表上摘下每一个tasklet_struct结构体struct tasklet_struct *t = list;list = list->next;//根据tasklet_struct的state成员，判断是否RUNINGif (tasklet_trylock(t)) {if (!atomic_read(&t->count)) {//如果原子锁计数器为0，则可以执行//执行前需要先改变state为RUNINGif (!test_and_clear_bit(TASKLET_STATE_SCHED,&t->state))BUG();t->func(t->data);//真正运行user注册的tasklet函数的地方tasklet_unlock(t);//运行完毕，清除RUNING状态continue;}tasklet_unlock(t);//如果原子锁计数器不为0，清除RUNING状态}local_irq_disable();//关闭本地cpu中断//把以上没有处理完的tasklet重新挂到tasklt_vec数组中对应的cpu上的链表t->next = NULL;*tl_head->tail = t;tl_head->tail = &t->next;__raise_softirq_irqoff(softirq_nr);//把本地CPU的TASKLET_SOFTIRQ标记挂起local_irq_enable();//使能中断}
}

在中断回调函数tasklet_action主要是调用tasklet_action_common来完成tasklet_struct的fun实现，首先还是关闭本地中断，禁止内核抢占，再取出tasklet_head链表并且清空tasklet_head链表，最后把中断开回来，然后再遍历tasklet链表，在while循环中执行fun函数，并且把没有处理的tasklet重新挂到tasklt_vec中。

如果还想知道软中断是怎么通知cpu执行的，请看下集。

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