softirq 与tasklet：从irq_exit 到__do_softirq 的下半部路径

硬中断里只做「应答 + 调度下半部」，重活放到 softirq / tasklet / workqueue 。若把耗时逻辑塞进 hardirq，会出现关抢占过久、延迟尖刺、甚至 soft lockup。本文沿 irq_exit() → __do_softirq() 说明下半部何时跑、和 NAPI/定时器的关系，并给出可执行的绑核与观测手段。

源码锚点

路径	作用
`kernel/softirq.c`	`__do_softirq()`、`irq_exit` 触发、`open_softirq`
`include/linux/interrupt.h`	`request_irq`、`tasklet`、softirq 向量声明
`kernel/irq/manage.c`	IRQ 申请与线程化中断
`net/core/dev.c`	`NET_RX_SOFTIRQ`、NAPI 轮询
`kernel/time/timer.c`	`TIMER_SOFTIRQ`
`Documentation/core-api/irq/irq-domain.rst` 等	中断子系统文档

软中断执行核心（概念）：

c 复制代码

/* kernel/softirq.c */
asmlinkage __visible void __softirq_entry __do_softirq(void)
{
	unsigned long end = jiffies + MAX_SOFTIRQ_TIME;
	/* 按 pending mask 依次调用 softirq_vec[nr].action() */
}

注册与触发：

c 复制代码

open_softirq(NET_RX_SOFTIRQ, net_rx_action);
raise_softirq(NET_RX_SOFTIRQ);	/* 或 raise_softirq_irqoff */

调用链

text 复制代码

硬件 IRQ
  → 架构入口 → handle_irq_event
      → action->handler()          /* hardirq：短、不可睡 */
          → 常 raise_softirq / napi_schedule
  → irq_exit()
      → 若不在中断嵌套且有 pending softirq
          → invoke_softirq
              → __do_softirq()
                  → softirq_vec[i].action()
                      ├─ NET_RX_SOFTIRQ → net_rx_action → NAPI poll
                      ├─ TIMER_SOFTIRQ  → run_timer_softirq
                      ├─ TASKLET_SOFTIRQ → tasklet_action
                      └─ ...

若 softirq 跑太久 / ksoftirqd 接管:
  → wake ksoftirqd/<cpu>

驱动常用分层：

text 复制代码

request_irq(handler)
  handler: 清状态、读关键寄存器、napi_schedule / tasklet_schedule
  下半部: 组包、协议栈、耗时处理
更重或可能睡眠: queue_work(system_wq, ...)

重点知识

1. 为何要下半部

hardirq 期间通常关（或延迟）同线中断，逻辑越长，同设备与同 CPU 延迟越大。softirq 仍在软中断上下文（不可睡眠），但可批量、可延期到 ksoftirqd。

2. softirq vs tasklet vs workqueue

机制	可睡眠	典型用途
softirq	否	网络 RX/TX、timer、block 等高频
tasklet	否	驱动轻量延后（同 CPU 串行化语义）
workqueue	是	可能阻塞的收尾、与用户态交互

新代码更常见 threaded IRQ （request_threaded_irq）或 NAPI，而不是手写 tasklet。

3. 中断亲和与多队列

bash 复制代码

# IRQ 绑核
cat /proc/interrupts
echo <mask> > /proc/irq/<n>/smp_affinity
# 网卡多队列 + XPS/RPS（按需）
ls /sys/class/net/eth0/queues/

IRQ 全堆 CPU0 时，同核 softirq 也会挤在一起，表现为单核 100%、其它核空闲。

4. 时间与观测

bash 复制代码

cat /proc/softirqs
watch -n1 cat /proc/softirqs
perf top -e irq:softirq_entry
# 延迟
cyclictest -p 90 -i 1000 -l 10000   # 实时评估环境

5. 设计意图与踩坑

意图：硬中断极短，吞吐型工作在 softirq/NAPI 批处理。
坑：在 hardirq 里 mutex_lock / 打印刷屏。
坑：softirq 里睡------直接 BUG。
坑：忽略 ksoftirqd 占满，只盯硬中断计数。
坑：时间相关逻辑用可回拨的 wall clock；超时用 CLOCK_MONOTONIC。

Checklist

hardirq handler 只做应答与调度下半部，无睡眠 API
能指出 irq_exit → __do_softirq 的触发条件
按场景选 softirq / threaded IRQ / workqueue
用 /proc/interrupts 与 /proc/softirqs 确认未单核打满
高 PPS 网卡检查 NAPI 与中断聚合（coalescing）
延迟敏感线程验证未与重 softirq 同核恶性争抢