3. tasklet 基础：数据结构、初始化、调度与执行时机

tasklet 是 Linux 内核中最常用的软中断底半部机制之一，建立在软中断 HI_SOFTIRQ 和 TASKLET_SOFTIRQ 之上。它提供了一种简单、原子、不可重入的延迟执行方式，特别适合在中断上半部与进程上下文之间执行轻量级处理。

3.1 tasklet 数据结构

每个 tasklet 由 struct tasklet_struct 描述，定义在 <linux/interrupt.h> 中：

struct tasklet_struct {
    struct tasklet_struct *next;      /* 链表中的下一个 tasklet */
    unsigned long state;              /* TASKLET_STATE_SCHED / TASKLET_STATE_RUN */
    atomic_t count;                   /* 引用计数：0 表示使能，非 0 表示禁用 */
    bool use_callback;                /* 是否使用 callback 函数指针 */
    union {
        void (*func)(unsigned long data);  /* 传统回调函数 */
        void (*callback)(struct tasklet_struct *t); /* 新式回调函数 */
    };
    unsigned long data;               /* 传递给 func 的参数 */
};

3.2 tasklet 初始化

内核提供两种初始化方式：静态声明和动态初始化。

3.2.1 静态声明

// 传统方式
DECLARE_TASKLET(my_tasklet, my_tasklet_handler, 0);
DECLARE_TASKLET_DISABLED(my_tasklet_dis, my_handler, 0);

// 新式 callback 方式 (Linux 5.13+)
DECLARE_TASKLET(my_tasklet_cb, my_callback);

DECLARE_TASKLET 将 count 初始化为 0（使能），DECLARE_TASKLET_DISABLED 将 count 初始化为 1（禁用）。

3.2.2 动态初始化

struct tasklet_struct *t;
t = kmalloc(sizeof(*t), GFP_KERNEL);
tasklet_init(t, my_handler, 0);       // 传统 func 模式
// 或
tasklet_setup(t, my_callback);         // 新式 callback 模式

3.3 tasklet 调度

调度函数 tasklet_schedule() 是 tasklet 机制的核心入口：

static inline void tasklet_schedule(struct tasklet_struct *t)
{
    if (!test_and_set_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state))
        __tasklet_schedule(t);
}

调度流程的关键步骤：

1. 原子置位：通过 test_and_set_bit 将 TASKLET_STATE_SCHED 置 1，保证同一个 tasklet 不会被重复加入调度队列。
2. 加入链表：将 tasklet 挂入当前 CPU 的 tasklet_vec（普通优先级）或 tasklet_hi_vec（高优先级）链表。
3. 触发软中断：调用 raise_softirq_irqoff(TASKLET_SOFTIRQ) 或 HI_SOFTIRQ，唤醒软中断处理线程。

3.4 tasklet 执行时机

tasklet 的执行由软中断 tasklet_action 和 tasklet_hi_action 驱动，触发时机包括：

3.5 tasklet 生命周期与状态机

下图展示了 tasklet 从初始化到销毁的完整状态转换：

3.6 tasklet 与软中断的关系

tasklet 本质上是对软中断的封装，两者关系如下：

3.7 常见调试场景与排查方法

• tasklet 未执行：检查 count 是否为 0，state 是否包含 TASKLET_STATE_SCHED，以及软中断是否被屏蔽。
• tasklet 重复调度：test_and_set_bit 保证同一 tasklet 不会入队两次，但不同 tasklet 之间没有限制。
• tasklet 执行中死锁：使用 ftrace 的 irqsoff 追踪器或 lockdep 检测软中断上下文中的锁依赖。
• use-after-free：在释放 tasklet 前务必调用 tasklet_kill() 并确认 state 为 0。