4. tasklet API 详解：DECLARE_TASKLET、tasklet_schedule、tasklet_kill 等函数的使用

tasklet 是 Linux 内核中一种基于软中断的、原子性底半部机制。它运行在软中断上下文（atomic context），具有不可休眠、不可阻塞、同一 tasklet 不会在多个 CPU 上并发执行等特性。掌握其核心 API 是正确使用 tasklet 的前提。

4.1 核心数据结构：struct tasklet_struct

所有 tasklet 操作都围绕 struct tasklet_struct 展开。该结构体定义在 <linux/interrupt.h> 中，主要字段如下：

4.2 静态初始化：DECLARE_TASKLET 与 DECLARE_TASKLET_DISABLED

内核提供两个宏用于在编译时静态声明并初始化 tasklet：

/* 声明并初始化一个已启用的 tasklet */
DECLARE_TASKLET(name, function, data);

/* 声明并初始化一个已禁用的 tasklet（count 初始为 1） */
DECLARE_TASKLET_DISABLED(name, function, data);

宏展开后等价于：

struct tasklet_struct name = {
    .next  = NULL,
    .state = 0,
    .count = ATOMIC_INIT(0),          /* DECLARE_TASKLET */
    .count = ATOMIC_INIT(1),          /* DECLARE_TASKLET_DISABLED */
    .func  = function,
    .data  = data,
};

4.3 动态初始化：tasklet_init

对于运行时动态创建的 tasklet（例如设备探测阶段才分配的结构体），使用 tasklet_init()：

void tasklet_init(struct tasklet_struct *t,
                  void (*func)(unsigned long),
                  unsigned long data);

该函数将 t 的 next 置 NULL、state 清 0、count 置 0，并绑定处理函数与参数。

4.4 调度与执行：tasklet_schedule 与 tasklet_hi_schedule

调度函数将 tasklet 挂入对应 CPU 的调度链表，并触发软中断：

void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t);
void tasklet_hi_schedule(struct tasklet_struct *t);

调度流程如下：

1. 检查 t->state 是否已置 TASKLET_STATE_SCHED，若已置位则直接返回（防止重复调度）。
2. 原子置位 TASKLET_STATE_SCHED。
3. 将 tasklet 挂入当前 CPU 的 tasklet_vec（普通）或 tasklet_hi_vec（高优先级）链表尾部。
4. 触发对应软中断（raise_softirq()）。

4.5 生命周期管理：tasklet_kill、tasklet_disable 与 tasklet_enable

在驱动卸载或模块退出时，必须确保 tasklet 不再运行：

void tasklet_kill(struct tasklet_struct *t);

tasklet_kill() 会阻塞等待，直到满足以下条件之一：

• tasklet 不在任何 CPU 的调度链表中（TASKLET_STATE_SCHED 被清除）。
• tasklet 当前未在任何 CPU 上执行（TASKLET_STATE_RUN 被清除）。

临时禁用与重新启用：

void tasklet_disable(struct tasklet_struct *t);   /* 同步禁用，等待当前执行完成 */
void tasklet_disable_nosync(struct tasklet_struct *t); /* 异步禁用，仅递增 count */
void tasklet_enable(struct tasklet_struct *t);    /* 递减 count，减到 0 时允许执行 */

tasklet_disable() 会自旋等待直到 tasklet 完成当前执行，适合需要确保底半部完全停止的场景。tasklet_disable_nosync() 仅递增 count，不等待，适合快速路径。

4.6 API 关系总览

4.7 典型使用模式

以下代码展示了一个完整的 tasklet 生命周期：

#include <linux/interrupt.h>

/* 1. 静态声明 */
DECLARE_TASKLET(my_tasklet, my_tasklet_handler, 0);

/* 处理函数 */
static void my_tasklet_handler(unsigned long data)
{
    /* 底半部处理：访问硬件寄存器、更新统计、唤醒等待队列等 */
    pr_info("tasklet executed on CPU %d\n", smp_processor_id());
}

/* 中断顶半部 */
static irqreturn_t my_interrupt_handler(int irq, void *dev_id)
{
    /* 2. 调度 tasklet */
    tasklet_schedule(&my_tasklet);
    return IRQ_HANDLED;
}

/* 模块初始化 */
static int __init my_driver_init(void)
{
    /* 动态初始化（若未使用 DECLARE_TASKLET） */
    /* tasklet_init(&my_tasklet, my_tasklet_handler, 0); */

    return request_irq(IRQ_NUM, my_interrupt_handler, IRQF_SHARED,
                       "my_device", dev_id);
}

/* 模块退出 */
static void __exit my_driver_exit(void)
{
    free_irq(IRQ_NUM, dev_id);

    /* 3. 销毁前确保 tasklet 不再运行 */
    tasklet_kill(&my_tasklet);
}

4.8 常见错误与排查