Linux 软件中断

### Linux 软件中断解释与应用

#### 概述
Linux中的软件中断是一种机制，用于处理那些不需要立即执行的任务。这类任务通常由硬件中断触发，但在某些情况下也可以通过其他方式触发。软件中断允许操作系统更高效地管理资源并优化性能[^1]。

#### 工作原理
当发生特定事件时（例如网络数据包到达），会触发相应的处理器向量来调用对应的下半部处理程序。这些下半部分可以是软IRQs(software interrupts)、Tasklets 或者 Workqueues 。其中软IRQ主要用于快速响应时间敏感型操作；而后者两种则更适合于较耗时的工作负载分配给较低优先级线程去完成。

对于每一个注册过的软中断类型都有一个关联的回调函数列表，在调度器轮询期间依次遍历此链表直至找到匹配项为止。一旦发现有未决请求，则立即将其加入到当前CPU本地队列当中等待进一步处置。值得注意的是，为了防止竞争条件的发生以及提高系统的稳定性，内核会对访问共享资源的操作施加必要的同步措施。

#### 使用场景
- **网络堆栈**：接收和发送的数据帧往往需要经过多层协议解析/封装过程才能最终传递至目标应用程序或物理接口卡上发出；

- **定时器服务**：周期性的唤醒休眠状态下的进程以便它们能够及时更新内部计数器变量值或其他重要参数设置；

- **异步I/O支持**：使得文件读写动作可以在后台悄悄进行而不必阻塞主线程继续运行下去直到全部结束才返回控制权给用户空间代码片段。

// 注册一个新的软中断处理例程
void my_softirq_handler(unsigned int cpu)
{
    printk(KERN_INFO "Handling custom soft IRQ on CPU %u\n", cpu);
}

static struct softirq_action my_softirq = { .action = my_softirq_handler };

int register_my_softirq(void)
{
    open_softirq(CUSTOM_SOFTIRQ, &my_softirq.action); // CUSTOM_SOFTIRQ 是自定义枚举值
    return 0;
}

上述C语言代码展示了如何创建并安装一个简单的软中断处理程序。`open_softirq()` 函数用来指定哪个编号对应着我们想要监听的那种类型的异常情况，并为其绑定好实际要被执行的动作逻辑体 `my_softirq_handler()`. 当然这只是一个非常基础的例子，在真实世界里可能还会涉及到更多复杂的初始化配置步骤以及错误恢复策略的设计考虑等因素.