Linux 中的软中断（Softirq）是一种特殊类型的中断处理机制，用于处理内核级别的任务，如网络数据包的处理、计时器的管理、异步事件的处理等。软中断是在内核态下执行的，与硬件中断相比，其开销更低，且能够提供更灵活的中断处理机制。
软中断的作用是在内核中处理各种异步任务，以提高系统的响应能力和并发处理能力。在多核处理器中，每个 CPU 都有自己的软中断处理机制，可以独立处理软中断任务，从而充分利用系统的多核性能。
软中断的核心概念是软中断处理器（Softirq Processor）和软中断处理函数。软中断处理器是一个结构体，用于维护软中断任务队列和处理中断的上下文信息。软中断处理函数是一个用户定义的函数，用于处理具体的软中断任务。
软中断通过注册的方式来实现，通过调用 `request_softirq()` 函数将软中断处理函数注册到软中断处理器中。当软中断任务需要执行时，软中断处理器会检查相应的软中断位，并在合适的时机调用注册的软中断处理函数。软中断处理函数将在内核中执行，处理具体的软中断任务。
软中断在系统中的作用主要有以下几个方面：
1. 网络数据包处理：软中断用于处理网络驱动程序收到的数据包。当网络数据包到达网卡时，驱动程序会触发软中断，并将数据包放入软中断队列中。软中断处理函数会从队列中取出数据包，进行解析、转发等操作。通过软中断处理网络数据包，能够提高网络性能和响应速度。
2. 定时器管理：软中断可用于处理定时器事件。内核中的定时器机制通过软中断实现，在特定的时间间隔触发软中断，执行相应的定时器处理函数。定时器可以用于诸如周期性任务、超时处理等场景，如 TCP 连接超时重传、内存管理等。
3. 异步事件处理：软中断还可以用于处理异步事件，如磁盘 I/O 完成、信号量处理等。当异步事件发生时，软中断处理函数会被触发，执行相应的处理逻辑。通过软中断处理异步事件，能够提高系统的并发处理能力和响应性能。
4. 内核线程调度：软中断还用于内核线程的调度和处理。内核中的许多服务和任务以线程的形式存在，通过软中断可以高效地进行线程切换和调度，实现内核任务的并发处理。
软中断（Softirq）的实现主要涉及以下几个部分：软中断处理器（Softirq Processor）、软中断描述符（Softirq Descriptor）、软中断处理函数和软中断执行。
1. 软中断处理器（Softirq Processor）：软中断处理器是一个结构体，用于维护软中断任务队列和处理中断的上下文信息。在 Linux 内核中，软中断处理器使用一个位图来表示各个软中断的状态，每个位代表一个软中断。软中断处理器的定义位于 `linux/softirq.h` 头文件中。
软中断处理器结构体示例：
```c
struct softirq_action {
void (*action)(struct softirq_action *);
};
struct softirq_softnet_data {
struct softirq_action *action;
};
struct softirq_softnet_data __percpu *softnet_data;
```2. 软中断描述符（Softirq Descriptor）：软中断描述符是一个数组，用于存储软中断处理函数。内核通过调用 `request_softirq()` 函数将软中断处理函数注册到软中断描述符中。软中断描述符的定义位于 `linux/interrupt.h` 头文件中。软中断描述符是一个数组，大小为 `NR_SOFTIRQS`，其中 `NR_SOFTIRQS` 是软中断的数量。
软中断描述符数组示例：
```c
struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS] __cacheline_aligned_in_smp;
```3. 软中断处理函数：软中断处理函数是用户定义的函数，用于处理具体的软中断任务。软中断处理函数的原型为 `void (*action)(struct softirq_action *)`，其中 `struct softirq_action *` 是软中断处理器的结构体指针。应用程序可以通过调用 `request_softirq()` 函数将自己的软中断处理函数注册到软中断描述符中。
软中断处理函数示例：
```c
void my_softirq_handler(struct softirq_action *h) {
// 处理软中断任务逻辑
}
void init_my_softirq(void) {
// 注册软中断处理函数
request_softirq(SOFTIRQ_MY_SOFTIRQ, my_softirq_handler);
}
```4. 软中断执行：软中断的执行是由内核负责的，它与硬件中断的处理过程不同。当软中断需要执行时，内核会检查相应的软中断位，并在合适的时机触发软中断处理函数。在 x86 架构上，软中断处理函数通常在中断上下文（Interrupt Context）中执行。
软中断的执行过程示例：
```c
void __do_softirq(void) {
struct softirq_action *h;
int pending;
local_irq_disable();
pending = local_softirq_pending();
if (!pending)
goto out;
for_each_softirq(h) {
if (pending & (1 << h->irq))
h->action(h);
}
out:
local_irq_enable();
}
void do_softirq(void) {
softirq_raise();
__do_softirq();
softirq_exit();
}
```上述代码中，`__do_softirq()` 函数用于处理软中断任务。它通过检查软中断位，逐个调用软中断处理函数。`do_softirq()` 函数用于触发软中断的执行，它首先调用 `softirq_raise()` 函数设置软中断标志，然后调用 `__do_softirq()` 函数处理软中断任务，最后调用 `softirq_exit()` 函数清除软中断标志。
最后
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