转载自https://zhuanlan.zhihu.com/p/88883239 作者：兰新宇

前面介绍中断的文章中，多次提到了一个叫做"preempt_count"的概念，由于无法用简单的几句话解释清楚，所以放到本文单独地进行介绍。

preempt_count本质上是一个per-CPU的32位变量，它在各种处理器架构下的存放位置和命名不尽相同，但其值都可以使用preempt_count()函数统一获取。preempt_count逻辑相关的核心代码位于include/linux/preempt.h，虽然只是一个32位变量，但由于其和中断、调度/抢占密切相关，因此在系统中发挥的作用不容小觑。

来看下preempt_count是怎样构成的：

hardirq相关

preempt_count中的第16到19个bit表示hardirq count，它记录了进入hardirq/top half的嵌套次数，在这篇文章介绍的do_IRQ()中，irq_enter()用于标记hardirq的进入，此时hardirq count的值会加1。irq_exit()用于标记hardirq的退出，hardirq count的值会相应的减1。如果hardirq count的值为正数，说明现在正处于hardirq上下文中，代码中可借助in_irq()宏实现快速判断。注意这里的命名是"in_irq"而不是"in_hardirq"。

#define hardirq_count()     (preempt_count() & HARDIRQ_MASK)
#define in_irq()  (hardirq_count())

hardirq count占据4个bits，理论上可以表示16层嵌套，但现在Linux系统并不支持hardirq的嵌套执行，所以实际使用的只有1个bit。

之所以采用4个bits，一是历史原因，因为早期Linux并不是将中断处理的过程分为top half和bottom half，而是将中断分为fast interrupt handler和slow interrupt handler，而slow interrupt handler是可以嵌套执行的，二是某些 driver 代码可能在top half中重新使能hardirq。

softirq相关

preempt_count中的第8到15个bit表示softirq count，它记录了进入softirq的嵌套次数，如果softirq count的值为正数，说明现在正处于softirq上下文中。由于softirq在单个CPU上是不会嵌套执行的，因此和hardirq count一样，实际只需要一个bit(bit 8)就可以了。但这里多出的7个bits并不是因为历史原因多出来的，而是另有他用。

这个"他用"就是表示在进程上下文中，为了防止进程被softirq所抢占，关闭/禁止softirq的次数，比如每使用一次local_bh_disable()，softirq count高7个bits(bit 9到bit 15)的值就会加1，使用local_bh_enable()则会让softirq count高7个bits的的值减1。

代码中可借助in_softirq()宏快速判断当前是否在softirq上下文：

#define softirq_count()  (preempt_count() & SOFTIRQ_MASK)
#define in_softirq()     (softirq_count())

这篇文章曾提到：进入softirq是在softirq上下文，关闭softirq抢占也是在softirq上下文，但还是有办法区分的。办法就是使用in_serving_softirq()宏来确切地表示现在是在处理softirq。

#define SOFTIRQ_OFFSET  (1UL << 8)
#define in_serving_softirq()  (softirq_count() & SOFTIRQ_OFFSET)

上下文

不管是hardirq上下文还是softirq上下文，都属于我们俗称的中断上下文(interrupt context)。

为此，有一个名为in_interrupt()的宏专门用来判断当前是否在中断上下文中。

#define irq_count()     (preempt_count() & (HARDIRQ_MASK | SOFTIRQ_MASK | NMI_MASK))
#define in_interrupt()  (irq_count())

与中断上下文相对应的就是俗称的进程上下文(process context)

#define in_task()  (!(preempt_count() & (HARDIRQ_MASK | SOFTIRQ_OFFSET | NMI_MASK)))

需要注意的是，并不是只有进程才会处在process context，内核线程依然可以运行在process context。

在中断上下文中，调度是关闭的，不会发生进程的切换，这属于一种隐式的禁止调度，而在代码中，也可以使用preempt_disable()来显示地关闭调度，关闭次数由第0到7个bits组成的preemption count(注意不是preempt count)来记录。每使用一次preempt_disable()，preemption count的值就会加1，使用preempt_enable()则会让preemption count的值减1。preemption count占8个bits，因此一共可以表示最多256层调度关闭的嵌套。

处于中断上下文，或者显示地禁止了调度，preempt_count()的值都不为0，都不允许睡眠/调度的发生，这两种场景被统称为atomic上下文，可由in_atomic()宏给出判断。

#define in_atomic()    (preempt_count() != 0)

中断上下文、进程上下文和atomic上下文的关系大概可以表示成这样：