转载自https://zhuanlan.zhihu.com/p/80680484， 作者：兰新宇

ksoftirqd

"ksoftirqd"是一种per-cpu的内核线程，当你用"ps"命令查看的时候，你会发现ksoftirqd的数目刚好等于你机器的CPU的数目。

引入ksoftirqd的初衷是为了避免上文提到的“线程饥饿”，在一定程度上减少任务等待执行的 latency，提高系统的实时性。如果需要更进一步的增强实时性，应该支持在中断处理函数返回之后，率先执行更高优先级的任务，而不是之前被中断打断的那个任务。

ksoftirqd是作为一个线程参与内核调度的，因而是运行在进程上下文，但在ksoftirqd运行期间，通常也是不允许睡眠的，具体原因将在本文的后半部分给出。

softirq的抢占

softirq和top half/hardirq的一个重要区别是，在hardirq执行期间，硬件中断是被屏蔽的，这样hardirq就不会嵌套（因而hardirq不需要考虑可重入的问题），但是在softitq执行期间，硬件中断是打开的，也就是说，softirq可能被hardirq抢占。

自从Linux 2.6.32之后，中断处理函数不再使用被其打断的线程的栈，而是使用独立的per-cpu的栈，并且softirq和hardirq会有不同的栈，这意味着每个CPU都对应一个softirq的栈和一个hardirq的栈。

DEFINE_PER_CPU(struct irq_stack *, hardirq_stack);
DEFINE_PER_CPU(struct irq_stack *, softirq_stack);

一个softirq在被硬件中断打断后，softirq_stack会记录当前softirq的上下文(入栈)，然后CPU转去执行hardirq里的程序，同时指向softirq_stack的栈指针也会转而指向hardirq_stack。

hardirq在执行完毕后，会触发其对应的softirq，但并不会立即执行这个softirq，而只是将这个softirq在pending位图中对应的bit置位。然后CPU会跳回之前被打断的那个softirq继续执行，softirq_stack保存的上下文也将被恢复(出栈)，直到这个被打断的softirq执行完毕，内核才会根据softirq的pending位图重新选择待处理的softirq来执行。

可见，softirq只会被硬件中断抢占，而不会被另一个softirq抢占。如果不考虑内核的实时特性和中断线程化，那么softirq也不会被更高优先级的线程所抢占。

在多核系统中，同一种softirq(跟信号一样，编号相同的就是同一种)的处理函数可以在不同的CPU上运行，这样可以利用多核的并行特性，带来更好的性能，但是如果sofirq的处理函数中含有全局变量，就可能涉及到spinlock等多核同步机制，增加复杂性。对此，下文将要介绍的tasklet会有不同的规则和处理方式。

softirq的屏蔽

线程被硬件中断打断后，如果希望执行完hardirq后就直接返回原来的线程，而不去执行pending的softirq，那么可以选择“屏蔽”softirq。

从实现的角度来看，这个机制跟“被信号打断”的处理手法是基本一样的。因而就像可以用sigprocmask()屏蔽信号一样，调用local_bh_disable()函数来屏蔽softirq。

在local_bh_disable()期间，线程虽然屏蔽了softirq，但可能没有屏蔽硬件中断，而如果发生了硬件中断，又将会产生pending且不能执行的softirq，所以在调用local_bh_enable()打开softirq时，需要检测当前是否有处于pending状态的待处理的softirq。

执行被local_bh_disable()和local_bh_enable()包围的代码区域时，由于softirq是被屏蔽的，因而在这段时间里也是不能睡眠的，也是处在“softirq上下文”。虽然都是在softirq上下文，但还是有办法将这种情况和softirq正在运行的情况区分开来，靠的也是这篇文章介绍的preempt_count()。

local_bh_disable();
/* critical section */
local_bh_enable();

前面在介绍ksoftirqd的时候留了一个问题，为什么在ksoftirqd线程执行期间也不允许睡眠？因为进入ksoftirqd之后，softirq也是被屏蔽的，相当于是执行了local_bh_disable()。

这样设计的目的是考虑到同一段处理softirq的代码，既可能在__do_softirq()中执行，又可能由于强制线程化，或者超过执行时间/次数的限制，被挪到ksoftirqd中执行。如果两者使用不一样的规则，将会增加代码移植的开销(参考这个回答)。

线程既可能被softirq抢占，也可能被硬件中断抢占，而softirq通常只会被硬件中断抢占，如果在线程或者softirq执行期间不希望被硬件中断抢占，那么可以使用local_irq_disable()/local_irq_save()函数。

至此，softirq就介绍完了，下文将开始介绍tasklet和workqueue。