Linux技术大全之内核机制和模块.pdf

下载 第9章 内核机制与模块 9.1 内核机制 本节讲述L i n u x 内核提供的几种通用任务和机制，正是在它们的支持下，内核的其他部分 才得以协调一致地工作。 9.1.1 Bottom Half控制 核态( k e r n e l )下有很多时候系统为了进行一项工作而无法再干其他的事情，中断处理就是 很好的例子，当有中断时，处理机停止当前的工作，由操作系统将中断转交给相应的设备驱 动程序，然后等待，因此设备驱动程序应快速完成中断的处理，提高系统效率。然而还有另 外一些工作，系统不必为它们停止当前的处理，因为可以稍后再进行这些工作， L i n u x 的 Bottom Half 控制程序正是为了处理这些工作而设计的。图 1 - 9 - 1给出了Bottom Half 控制程序 所用的内核数据结构，由图中可看出，一共有 3 2个不同的Bottom Half 控制程序，同时有一个 包含3 2个指针的b h _ b a s e 向量，每个指针指向一个Bottom Half控制例程。b h _ a c t i v e 和b h _ m a s k 通过其位值分别指出安装了哪些控制程序和哪些控制程序是活跃的：如果 b h _ m a s k第N 位被置 1，则表明b h _ b a s e 中的第N个指针指向了一个 Bottom Half 例程；如果b h _ a c t i v e第N 位被置 1， 则表明一旦调度进程许可，立即调用第 N 个Bottom Half 例程。这些索引值都是静态设定的， 如定时器Bottom Half 控制器具有最高优先级 (索引值0 ) ，控制台Bottom Half 控制器优先级稍 低( 索引值 1 )等等。典型的 Bottom Half 控制例程总与一个任务表相关联，比如 I m m e d i a t e Bottom Half 控制程序负责 i m m e d i a t e任务队列 ( t q - i m m e d i a t e ) 的处理，该队列中包含了需立即 执行的任务。 图1-9-1 Bottom Half控制数据结构 有一些内核的Bottom Half 控制程序是由硬件设备所定义的，但另外一些则是通用的，如 下所示： 108 第一部分 Linux 内核 下载 T I M E R 每次系统周期性定时器中断均被调用，以驱动内核定时器队列机制 C O N S O L E 处理控制台消息 T Q U E U E 处理t t y 消息 N E T 处理通用网络运行 I M M E D I AT E 为一些设备驱动程序设计的通用控制，用于将稍后进行的工作排队 一旦设备驱动程序或内核其他部分需要调度待执行工作，首先要加入工作到相应的系统 队列中(例如定时器队列 ) ，然后通知内核去执行某些 Bottom Half 控制程序，这是通过设置 b h _ a c t i v e 中的相应位来实现的。如果驱动程序将某些工作加到了 i m m e d i a t e 队列中，并希望执 行Immediate Bottom Half 以处理这些工作，则其会把b h _ a c t i v e 的第8位置 1。在每次系统调用 之后并尚未将控制器交给调用进程之前，都要检测 b h _ a c t i v e 的各个位置，若发现某些位被置1， 则调用相应的Bottom Half控制程序，检测顺序由第 0位到第3 1位，调用完成之后b h _ a c t i v e 中相 应位清零。b h _ a c t i v e 是暂时的，仅在两次调度进程调用之间有意义，对它的使用可避免无任 何工作要做时盲目调Bottom Half控制程序。 9.1.2 任务队列 任务队列是内核用于延迟某些工作的一种方法。 L i n u x对于将工作排队稍后处理有一种通 用机制。任务队列通常用于 Bottom Half控制程序的连接，当运行定时器队列 Bottom Half控制 程序时则处理定时器队列。如图 1 - 9 - 2所示，任务队列是一种简单的数据结构，它包含了一个 t q