从零开始理解Linux中断架构（19）--中断线程化irq_thread

**从零开始理解Linux中断架构（19）--中断线程化**

在前面的文章中，我们已经了解了Linux中断的基本概念、硬件中断的处理流程以及软中断的实现。今天我们要讨论的是中断线程化，这是Linux中断的一个重要方面。

**什么是中断线程化？**

中断线程化（irq_thread）是指将中断处理函数从内核态转移到用户态，使用线程来处理中断。这一机制可以减少中断的响应时间，并且可以避免由于中断处理函数过长而导致的性能问题。

**为什么需要中断线程化？**

在传统的中断处理模型中，中断处理函数通常是内核态的，这意味着当中断发生时，CPU会从用户态切换到内核态，从而导致系统暂停执行其他任务。这种机制虽然简单，但也存在一些问题：

1. **性能损失**：由于中断处理函数需要在内核态下执行，因此会导致系统暂停执行其他任务，这可能会引起性能损失。
2. **安全风险**：如果中断处理函数有bug或被恶意利用，可能会导致系统崩溃或被攻击。

因此，中断线程化成为了一种解决方案，它可以将中断处理函数从内核态转移到用户态，从而减少中断的响应时间，并且可以避免由于中断处理函数过长而导致的性能问题。

**如何实现中断线程化？**

实现中断线程化需要以下几个步骤：

1. **创建一个线程池**：首先，我们需要创建一个线程池来存储所有的中断线程。这个线程池可以使用Linux提供的pthread_create函数来创建。
2. **注册中断处理函数**：然后，我们需要注册中断处理函数到线程池中，这样当中断发生时，线程池就可以从中取出一个线程来执行中断处理函数。
3. **在中断线程中执行中断处理函数**：最后，在中断线程中，我们需要执行中断处理函数。这个过程与传统的中断处理模型类似，但是在这里，我们使用的是用户态下的线程。

下面是实现中断线程化的一个例子：

c#include 
#include 
#include 

// 中断线程池struct thread_pool {
 struct list_head threads;
};

// 中断线程结构体struct irq_thread {
 struct task_struct *task;
 unsigned int irq_num;
};

// 中断线程函数static void irq_thread_func(void *data)
{
 struct irq_thread *thread = (struct irq_thread *)data;

 // 执行中断处理函数 handle_irq(thread->irq_num);
}

// 创建中断线程池void create_irq_pool(struct thread_pool *pool)
{
 INIT_LIST_HEAD(&pool->threads);
}

// 注册中断处理函数到线程池中int register_irq_func(unsigned int irq_num, struct thread_pool *pool)
{
 struct irq_thread *thread;

 // 创建一个新的中断线程 thread = kmalloc(sizeof(struct irq_thread), GFP_KERNEL);
 if (!thread) {
 return -ENOMEM;
 }

 // 初始化中断线程结构体 thread->task = NULL;
 thread->irq_num = irq_num;

 // 将中断线程添加到线程池中 list_add(&thread->task, &pool->threads);

 return0;
}

// 在中断线程中执行中断处理函数void execute_irq_func(unsigned int irq_num)
{
 struct thread_pool *pool = NULL;

 // 从线程池中取出一个中断线程 pool = get_irq_pool();
 if (!pool) {
 return;
 }

 // 执行中断线程函数 list_for_each_entry_safe(struct irq_thread *, thread, &pool->threads, task) {
 if (thread->irq_num == irq_num) {
 // 在中断线程中执行中断处理函数 irq_thread_func(thread);
 break;
 }
 }

 //释放中断线程 kfree(thread);
}

// 中断线程化的入口函数int irq_thread_init(void)
{
 struct thread_pool *pool;

 // 创建一个中断线程池 pool = kmalloc(sizeof(struct thread_pool), GFP_KERNEL);
 if (!pool) {
 return -ENOMEM;
 }

 // 初始化中断线程池 create_irq_pool(pool);

 // 注册中断处理函数到线程池中 register_irq_func(IRQ_NUMBER, pool);

 return0;
}