一、视频学习
5.3 中断下半部处理机制
中断服务程序一般都是在中断请求关闭的条件下执行的，以避免嵌套而使中断控制复杂化
内核把中断分为两部分：
一个叫上半部是不可中断的，也就是中断服务程序，内核立即执行
一个叫下半部是可中断的，也就是一些内核函数，留着稍后处理
下半部机制以软中断机制为例：
workqueue是工作队列机制
每个软中断在内核中都是以softirq_action表示的
小任务机制是I/O驱动程序中实现可延迟函数地首选方法，小任务和工作队列都是延迟执行工作的一种机制，其实现是基于软中断，但他们更易于使用，因而更适合于设备驱动程序
所谓小任务就是执行一些迷你型的任务
func域就是下半部中要推迟执行的函数，data是传递给这个函数的唯一参数
为什么soft_irq和tasklet机制都是在中断上下文执行？
因为它们都是不可挂起的，而且由于是串行执行，因此只要有一个处理时间较长的话，则会导致其他中断响应的延迟
为了完成这些不可能完成的任务，于是出现了工作队列机制
多个中断可以放在一个线程中，也可以每个中断分配一个线程
工作队列对线程作了封装，使用起来更方便，因为工作队列是线程，所以我们可以使用可以在线程中使用的方法
该结构主要维护了一个任务队列以及内核线程需要睡眠的等待队列，另外还维护了一个任务上下文
工作队列运行机制：
当用户调用工作队列初始化函数对工作队列进行初始化后，内核就开始为用户分配一个工作队列对象，并且将它挂到一个全局的workqueue队列中，然后内核根据当前CPU的情况，为workqueue对象分配与CPU个数相同的cpu_workqueue_struct对象，每一个cpu_workqueue_struct对象都会有一条任务队列，紧接着内核为cpu_workqueue_struct对象分配一个内核线程，也就是内核daemon（守护进程）去处理每个队列中的任务，至此，用户调用初始化接口将工作队列初始化完毕，返回workqueue的指针，workqueue初始化完毕以后，将任务运行的上下文环境就构建起来了，但是具体还没有可执行的任务，所以需要定义具体的work_struct对象，然后将work_struct加入到任务队列中，内核会唤醒内核线程daemon去处理该任务
何时使用哪种软中断处理机制？
软中断的使用原则很简单，最好不用，它甚至都不算一种真正的中断处理机制，只是tasklet的实现基础。
工作队列也要少用，如果不是必须要用到线程的某些机制，就不要使用工作队列
除了上述情况外，一般都是使用小任务tasklet机制
5.4 时钟中断机制
系统利用时钟中断维持系统时间，促使进程的切换，以保证所有进程共享CPU
实时时钟 RTC：用于长时间存放系统时间的设备，即使关机后也可依靠主板的CMOS来维持系统的计时
可编程间隔器 PIT：可以周期性的发送一个时间中断信号，在linux系统中，该中断时间间隔由HZ表示，这个时间间隔也被称为一个节拍（tick）
时间戳计数器 TSC：当时钟信号到来的时候，该寄存器内容自动加1
高精度计时器 HPET：这是一种由intel开发的新型定时器芯片，该设备有一组计时器，每个计时器对应有自己的时钟信号，时钟信号到来的时候就会自动加1
CPU本地定时器：在处理器的本地APIC（Advanced Programmable Interrupt Controller高级可编程中断控制器）中提供的一个定时设备，可以单次或者周期性的产生中断信号
高精度定时器 hrtimer：目前最常用的，它提供纳秒级的定时精度，以满足对精确时间有迫切需求的应用程序或者内核驱动
BIOS是英文"Basic Input Output System"的缩略语，直译过来后中文名称就是"基本输入输出系统"。它的全称应该是ROM－BIOS，意思是只读存储器基本输入输出系统。
RTC是OS时钟的时间基准，操作系统通过读取RTC来初始化OS时钟，在此之后，二者就保持同步运行，共同维护着系统时间
同步，例：操作系统在运行过程中，每隔一个固定时间会刷新或者校正RTC中的信息
OS时钟和RTC时钟之间要通过BIOS连接，因为传统PC机的BIOS中固化有对RTC进行有关操作的函数，通常操作系统也直接利用这些函数对RTC进行操作
Linux在内核初始化完成后就完全抛弃了BIOS中的程序
RTC处于最底层，提供最原始的时钟数据，而OS时钟建立在RTC之上，初始化完成后将完全由操作系统控制，操作系统通过OS时钟提供给应用程序所有和时间有关的服务，因为OS时钟完全是一个软件问题，其所能表达的时间由操作系统的设计者决定
Linux的时间基准是1970年1月1日凌晨0点
OS时钟记录的时间就是系统时间，系统时间以“时钟节拍”为单位
clocksource：从硬件层来说，它其实就是固定时钟频率驱动的计数器
clock_event_device：主要用于实现普通定时器和高精度定时器，同时也用于产生节拍tick事件，供给进程调度子系统使用
在软件架构上来看，时钟事件设备被分为了两层：
- 与硬件相关的被放在了machine层
- 与硬件无关的通用代码则被集中到了通用事件框架层
tick_device：它是基于时钟事件设备的进一步封装，用于代替原有的时钟滴答中断，给内核提供节拍事件，以完成进程的调度、进程信息统计、负载平衡和时间更新等操作
hrtimer_cpu_base结构管理着3种不同的时间基准系统的hrtimer：实时时间、启动时间、单调时间
CLOCK_MONTONIC，是单调时间，即从某个时间点开始到现在所过去的时间。用户不能修改这个时间，但是当系统进入休眠（suspend）时，CLOCK_MONOTONIC是不会增加的。(更改系统时间对它没有影响)
内核在时钟中断发生以后就执行定时器了
二、问答
1.为什么把中断分为两部分来处理？
因为中断是一个随机事件，它随时会到来，如果关中断的时间太长，CPU就不能及时响应其他的中断请求，从而造成中断的丢失，因此内核的目标就是尽可能快地处理完中断请求，尽其所能把更多地处理向后推迟。
2.为什么要有好几种中断下部分处理机制？
因为针对不同的情况需要与之相匹配的处理机制，以达到性能的最优化
soft_irq机制和小任务tasklet机制都是不可挂起的，而且由于是串行执行，因此只要有一个处理时间较长的话，则会导致其他中断响应的延迟，为了完成这些不可能完成的任务，于是出现了工作队列机制
如果不是必须要用到线程的某些机制，就不要使用工作队列，一般都是使用小任务tasklet机制
3.系统有了低精度定时器，为什么还要有高精度定时器？
为了适应不同的应用场景，Linux内核提供了两种定时器：低精度和高精度定时器。低精度定时器基于硬件的周期性中断实现，其定时周期的粒度为1/HZms，例如，内核HZ为1000，那么低精度的定时器最小定时时间为1ms；高精度定时器可以实现ns级的定时，不过，实际的定时周期粒度与CPU的主频有关，比如，桌面级的CPU一般都是GHZ级别，那么，其定时粒度可以达到ns级别，而对于嵌入式CPU，其主频一般在百兆级别，那么定时粒度就只能达到us级别了。在进行开发时，需要根据实际场景，选择合适的定时器来实现功能。
4.小任务机制和工作队列机制的区别
| 区别 | 小任务机制 | 工作队列机制 |
|---|---|---|
| 执行 | 下半部分在中断上下文种执行 | 下半部分在进程上下文中执行 |
| 睡眠 | 小任务不能睡眠 | 工作队列允许被重新调度、睡眠 |
5.什么情况下使用工作队列？什么情况下使用小任务？
6.Tasklet机制是什么？
Tasklet机制（小任务机制）是指对要推迟执行的函数进行组织的一种机制，也就是说，推迟处理的事情是由相关处理函数实现，何时执行，由小任务机制封装后交给内核去处理。
小任务的数据结构为tasklet_struct，每个结构代表一个独立的小任务，其定义如下：
struct tasklet_struct
{
struct tasklet_struct *next; //指向链表中的下一个结构
unsigned long state; //小任务的状态
atomic_t count; //引用的计数器
void (*func)(unsigned long); //要调用的函数
unsigned long data; //传递给函数的参数
};