一、中断处理
当中断发生时，CPU 会立即暂停当前执行流，跳转到对应的中断服务例程（ISR, Interrupt Service Routine）。这个 ISR 就是顶半部。它运行在中断上下文（interrupt context）中，具有以下关键限制：
不可睡眠（Non-sleepable）
不能调用任何可能导致阻塞的函数（如mutex_lock(),kmalloc(GFP_KERNEL),ssleep()等），否则会导致内核崩溃或死锁。关中断（Interrupts disabled）
在执行期间，本地 CPU 的中断通常被屏蔽（至少是该 IRQ 线），以保证原子性。若顶半部执行时间过长，将导致：- 其他中断无法及时响应（可能丢失）
- 系统整体延迟升高，出现“卡顿”
无进程上下文（No process context）
无法访问用户空间，也不能被调度器抢占。
二、分层模型的思想
顶半部（Top Half）：快进快出，绝不拖延。
底半部（Bottom Half）：在安全、宽松的上下文中完成所有非紧急但必要的后续处理，可睡眠、可被抢占、中断已开启，不影响系统实时性。
进程上下文：进程相关代码、open、read、write。 workqueue 可以休眠、阻塞，可以被调度
中断上下文：中断处理相关代码、中断服务程序、软中断、tasklet 不能休眠、阻塞，不能被调度
三、底半部实现机制
1. Tasklet（基于 SoftIRQ）
上下文：软中断（SoftIRQ）上下文
特点：
- 不可睡眠（同顶半部）
- 同一 tasklet 实例严格串行执行（自动防并发）
- 执行优先级高，紧随硬中断之后
适用场景：
- 快速、简单、无需睡眠的任务
- 对延迟极度敏感的操作（如网络包接收的初步处理）
DECLARE_TASKLET(my_tasklet, handler_func, data); tasklet_schedule(&my_tasklet); // 在顶半部调度2.Workqueue（工作队列）
上下文：内核线程（kworker）上下文 → 进程上下文
特点：
- 可以睡眠（最大优势！）
- 支持并发（不同 work 可在多 CPU 并行）
- 延迟略高于 tasklet（需线程调度）
适用场景：
- 需要睡眠的操作（如 msleep() 去抖动）
- 耗时较长的任务（如文件 I/O、复杂计算）
INIT_WORK(&my_work, work_handler); schedule_work(&my_work); // 在顶半部调度3.SoftIRQ（软中断，内核内部使用）
上下文：软中断上下文
特点：
性能极高，但需自行处理 SMP 并发
仅用于内核核心子系统（如网络、块设备）
| 特性 | Tasklet | Workqueue | SoftIRQ |
|---|---|---|---|
| 上下文 | 软中断 | 进程（内核线程） | 软中断 |
| 可否睡眠 | 不可 | 可以 | 不可 |
| 并发性 | 同一实例串行 | 多 work 可并行 | 需自行同步 |
| 执行延迟 | 极低 | 中等 | 极低 |
| 适用对象 | 驱动/模块 | 驱动/模块 | 内核核心子系统 |
四、代码对比
共同的顶半部：key_irq_handler
static irqreturn_t key_irq_handler(int irq, void * dev) { int arg = *(int *)dev; if(100 != arg) return IRQ_NONE; // 核心调度逻辑 schedule_work(&work); // Workqueue版本 // tasklet_schedule(&tsk); // Tasklet版本 printk("irq = %d dev = %d\n", irq, arg); return IRQ_HANDLED; }底半部一：工作队列 (Workqueue)
初始化
// 在 probe 函数中 INIT_WORK(&work, key_work_func);底半部处理函数
static void key_work_func(struct work_struct *work) { ssleep(1); // 模拟一个耗时1秒的操作 condition = 1; wake_up_interruptible(&wq); printk("key_work_func ..\n"); }关键特性：
- 运行上下文：工作队列在内核线程（kworker）中执行。这意味着它运行在进程上下文中。
- 可睡眠：因为是进程上下文，所以可以安全地调用可能导致睡眠的函数，例如这里的 ssleep(1)。这是工作队列相对于Tasklet的最大优势。
- 并发性：不同工作队列之间可以并发执行。同一个工作项在同一时间只会被一个CPU执行，但不同的工作项可以在多个CPU上并行处理。
底半部二：Tasklet
初始化
// 在 probe 函数中 tasklet_init(&tsk, key_tasklet_handler, 100);底半部处理函数
static void key_tasklet_handler(unsigned long arg) { condition = 1; wake_up_interruptible(&wq); printk("key_tasklet_handler arg = %ld\n", arg); }关键特性：
- 运行上下文：Tasklet在软中断（SoftIRQ）上下文中执行。
- 不可睡眠：软中断上下文和中断上下文一样，不能被抢占，也不能睡眠。任何可能导致睡眠的调用都是非法的，并可能导致系统崩溃。
- 串行化：同一个Tasklet在同一时间只能在一个CPU上运行，内核会保证其不会并发执行，简化了同步问题。但不同类型的Tasklet之间可以并发。
五、总结
- 顶半部运行在中断上下文，必须快速、无阻塞，仅完成最小必要操作（如清中断、调度底半部）；
- 底半部在更安全的上下文（如软中断或内核线程）中执行耗时任务，其中 Workqueue 可睡眠、更灵活，是现代驱动的首选，而 Tasklet 适用于快速、不可睡眠的场景。
