内核驱动中断编程顶半部和底半部（上）

linux系统中，任务可以分为两大类：中断和进程（线程）。中断又可分为硬件中断（外设触发）和软中断（软件调用swi指令触发），所以任务也可以细分为三类：硬件中断（有与其对应的中断处理函数）、软中断（有与其对应的软中断处理函数）和进程（有对应的代码段）。但是，不管是什么任务，想要运行，就必须先获取CPU的资源。

所谓的任务优先级就是用来衡量一个任务获取CPU资源的能力，优先级越高，获取CPU资源的能力就越强，越能尽早的运行。如果低优先级的任务正在获取CPU的资源在运行中，突然来了一个高优先的任务，那么高优先级的任务将会毫无条件的抢夺低优先级任务的CPU资源。

在linux内核中，三类任务的优先级有以下原则：

①硬件中断优先级 > 软中断优先级 > 进程优先级

②进程之间存在优先级之分，软中断之间也存在优先级之分，硬件中断之间无优先级之分。

进程调度是指linux内核给每个进程分配一个时间片（定时器），进程运行时，时间片就开始倒计时，如果时间片倒计时结束，就代表该进程的运行时间用完，在进程优先级相同的情况下，进程调度器会将当前进程的CPU资源撤下然后给别的进程使用。

进程抢占是指如果有高优先级进程存在，就不会有调度的过程，而是会出现进程的抢占，高优先级进程到来时直接抢夺低优先级进程的CPU资源。注：中断不属于进程，独立于进程，所以中断不参与进程的调度，但是参与进程的抢占。

“休眠”只属于进程，中断没有休眠，进程休眠时，进程会释放所占用的CPU资源，进程调度器会给其他进程使用。

因为硬件中断的优先级最高，所以在执行硬件中断函数过程中，其他任务不可以打断，也就是说，一旦硬件中断函数执行，但由于其运行速度慢，那么这段时间内，CPU的资源就不会发生切换，其他任务会面临长时间无法运行的情况。所以，linux内核要求中断处理函数的执行速度越快越好，跟不能进行休眠操作，否则影响系统并发性和响应能力。

当有些驱动的中断处理函数不能满足条件时，就要是使用内核提供的顶半部和底半部机制来解决。

顶半部机制是指一些紧急的，耗时较短的内容，只要硬件中断触发，就立马执行，且在执行CPU顶半部期间，不允许CPU资源切换，顶半部不可以进行休眠操作。

底半部机制又称延后处理函数，此函数主要负责一些不紧急的，耗时长的内容。CPU会在“适当的时候”执行底半部内容，在执行期间，高优先级的任务会抢夺CPU资源，在高优先级任务执行完后，还会将CPU资源还给底半部。底半部机制基于软中断或者进程实现，而且底半部的本职就是将某个事件延后执行，目的就是为了能够及时释放CPU资源，给其他任务使用。有时候，顶半部和底半部不一定配合使用，单独使用也可以。

底半部的实现有三种方式：tasklet，工作队列，软中断。

下文介绍三种方法。