操作系统是如何实现 interrupt handler 的 bottom halves 的？

[letianqiu]

发现大部分资料都是介绍如何使用 Linux 下的 softirq，tasklet，workqueue 的。并没有解释这些机制究竟是怎么实现 bottom halves 的。感到很疑惑。我的理解：中断发生以后，陷入内核，执行中断处理程序，中断处理程序返回之后，CPU 应该恢复到被中断之前的状态，继续执行。如果是这样的话，我不能理解 bottom halves 什么时候能够得到执行。

[misaka19000]

我感觉你是不是把中断处理和多进程切换搞混了？

[zchpeter]

只要 cpu 能把现在的状态记录下来，运行完 interrupt handler 之后，恢复原状态就好。trick 就是把状态(运行到的指令的行数，local variables，etc) 放在 stack 中，执行完 interrupt handler 再出栈。
本质和 function call 类似

[letianqiu]

@zchpeter 可能我的问题描述不清楚。我不理解的是 bottom halves 是怎么执行的。你描述的就是我说的 top havles。如果 top halves 直接返回到原来被中断的地方执行，那么被 defer 到 bottom halves 里的部分又是怎么能够得到执行的。

[zchpeter]

@letianqiu https://notes.shichao.io/lkd/ch8/
这篇讲的比较好。是我理解错了，之前不知道 top halves 和 bottom halves 的区别。其实 bottom halves 被执行的时间点不固定。很多情况都是 top half 被执行后，立刻执行 bottom half。主要要理解这样做的原因: top half 中，interrupt 都被禁了，所以要尽快执行完。而 bottom half 中是可以被 interrupt 的

[letianqiu]

@zchpeter 这篇就是 Robert Love 的 Linux Kernel Development 3rd Edition。我看过，也明白这么做的原因，但是就是不理解具体的实现原理。直接看源码迷失了。Quora 上 Robert Love 有个回答提到 bottom halves 也是在 interrupt context 里执行的，这也是让我迷惑的地方。如果 top halves 直接返回到 process，就变成 process context 了，被 defer 的 bottom halves 怎么能够在 interrupt context 里执行呢。难道说 top halves 返回之后必定跳转到 bottom havles 里执行，然后从 bottom halves 里返回才是回到被中断的 process 里？

[ryd994]

@letianqiu "The key is that they run with all interrupts enabled.".
Quora 上的人说错了，或者你理解错了
bottom half 也关中断的话，还要分开来干嘛。可能他说的只是 bottom half 继续处理中断数据的意思。

[lesteryu]

Linux 上是怎么做的不熟，但是 Windows 上是通过中断级别 (IRQL) 和 Deferred Procedure Call (DPC，近似于 bottom half) 实现的。DPC 在 IRQL 里的优先级比硬件中断低，比软件中断高，和线程调度共享一个中断级别。当 Windows 在高 IRQL 下执行完中断例程(近似于 top half)之后，会把 IRQL 降低到 DPC 级别，然后执行所有在 DPC queue 里的 bottom halves，最后再把 IRQL 降低到其他的比如 APC 和用户线程级别。

[letianqiu]

@ryd994 interrupt context 不是指关中断的情况，就是表示和并不是当前运行的 process 的 process context。我不理解的就是从 top halves 返回之后，究竟返回到什么地方。
@lesteryu 是不是可以这么理解，windows 下，Deferred Procedure Call (bottom halves)也是由 scheduler 调度的，并且 priority 比普通的 process 高，所以可以得到优先调度。这样的话，top halves 完成后，就直接回到被中断的 process context 里，继续执行。

[ryd994]

@letianqiu 处理中断的时候应该要关低级中断啊，而且 top half 严禁 block
bottom half 是允许调度的，也就允许 block （实际上要看具体 bottom half 用的哪种）
是比普通进程优先，但在其他 upper half 的下面

[letianqiu]

@ryd994 “处理中断的时候应该要关低级中断啊，而且 top half 严禁 block “ 我是理解的。如果 bottom halves 是被调度的话，我想我就明白了。我原来认为 bottom halves 和 top havles 一样，不是被调度的。

[ryd994]

@letianqiu 就算不能调度也有意义
因为可以开中断

比如说网卡，如果中断关太久，缓冲不够就只能丢包
网卡 tophalf 其实只要从缓冲里把数据取出，这个是不能被打断的
用 dma 或者 napi 的情况下只需要重设一下硬件状态
包内容的处理可以慢慢来，正常加锁就行，不必担心被打断