PREEMPT_RT 技术实现：Threaded interrupt handler

中断线程化使得高优先级的中断变成了普通的内核线程和其他程序共用CPU通过优先级来决定谁能够获取CPU的使用权。将一些不重要的中断改在线程中执行只要RT任务优先级比中断线程优先级高就可以优先执行以此来提高系统的实时性能。传统主线内核默认中断行为普通硬中断上下文关闭硬件中断同时隐式禁止抢占、禁止软中断中断处理全程在硬中断上下文执行。为了清晰描述我用excel画了下面这张图。从图中可以看到硬中断、软中断、特定的tasklet都不在调度器的管辖范围内运行在interrupt context中。无论是内核线程还是用户程序在中断发生时都需要立刻让出CPU的使用权。在实时系统中其实很多中断所做的并不是特别重要的工作或者说即使有些许延迟也是无关紧要的。主线内核中的默认中断行为会严重影响RT任务的执行周期及抖动。PREEMPT_RT中的中断行为PREEMPT_RT 默认强制开启线程化中断threaded interrupts除带IRQF_NO_THREAD标记的中断外所有中断处理函数都运行在内核线程上下文不再跑在硬中断上下文。如下图所示不重要的硬中断、所有软中断和tasklet都不在运行在interrupt context中而是作为普通的内核线程交给调度器根据调度算法来决定是否可被抢占。换个说法就是通过提高RT Task的优先级在PREEMPT_RT kernel中RT Task可以避免一些中断的干扰传统内核中的中断在PREEMPT_RT内核中已经变成了线程。不会被线程化的中断带IRQF_NO_THREAD标志的中断仍以原始硬中断方式运行、关硬件中断IPI 跨处理器中断 主动使用该标志IRQF_TIMER、IRQF_PER_CPU类型中断隐式自带 IRQF_NO_THREAD不会线程化。线程化中断的线程属性开启后中断交由内核线程执行调度策略为SCHED_FIFO默认优先级 50。/* * Priority of a process goes from 0..MAX_PRIO-1, valid RT * priority is 0..MAX_RT_PRIO-1, and SCHED_NORMAL/SCHED_BATCH * tasks are in the range MAX_RT_PRIO..MAX_PRIO-1. Priority * values are inverted: lower p-prio value means higher priority. */ #define MAX_RT_PRIO 100 void sched_set_fifo(struct task_struct *p) { struct sched_param sp { .sched_priority MAX_RT_PRIO / 2 }; WARN_ON_ONCE(sched_setscheduler_nocheck(p, SCHED_FIFO, sp) ! 0); } /* * Interrupt handler thread */ static int irq_thread(void *data) { ... sched_set_fifo(current); ... }