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中断线程化移植与抢占临界区优化工程实践

共计 30 章节
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01
中断基础概念
中断向量 · 中断优先级 · 中断嵌套
断基础概念断向量
02
Linux中断子系统架构
中断控制器(GIC) · 中断描述符 · 中断处理流程(上半部/下半部)
Linux断子系统架构
03
传统中断处理痛点
中断上下文不可睡眠 · 高延迟 · 优先级反转
传统断处理痛点
04
中断线程化原理
将中断处理程序下半部移至内核线程 · 使中断可被调度与抢占
断线程化原理断处理程序下半部…
05
request_threaded_irq() API详解
handler与thread_fn参… · IRQF_ONESHOT标志 · 共享中断处理
requestthreaded
06
中断线程化移植实战
将GPIO按键中断从传统handle… · 并验证可睡眠性
断线程化移植实战GPIO
07
中断线程化与实时性
PREEMPT_RT内核中的中断线程… · 强制线程化策略
断线程化实时性
08
中断线程化性能评估
延迟测试(Latency) · 吞吐量测试 · 上下文切换开销分析
断线程化性能评估Latency
09
抢占式内核基础
内核抢占点 · preempt_count · TIF_NEED_RESCHED标志
抢占式内核基础内核抢占点
10
临界区与竞态条件
原子操作 · 自旋锁 · 信号量
临界区竞态条件
11
抢占临界区问题
长临界区导致高优先级任务延迟 · 优先级继承与优先级反转
抢占临界区问题长临界区导致高优…
12
临界区优化策略
临界区拆分 · 使用RCU(Read-Copy-Up… · 无锁数据结构
临界区优化策略临界区拆分
13
RCU原理与工程实践
grace period · quiescent state · rcu_read_lock/unlo…
RCU原理
14
percpu变量与临界区
使用per-CPU变量避免全局锁 · 减少缓存行 bouncing
percpu变量
15
原子操作与内存屏障
atomic_t · smp_mb() · DMA一致性
原子操作内存屏障
16
自旋锁优化
raw_spinlock vs sp… · ticket spinlock · MCS锁
自旋锁优化raw
17
互斥锁优化
rt_mutex · 优先级继承 · mutex vs spinlock选…
互斥锁优化rt
18
中断上下文中的锁使用
中断处理程序中使用spin_lock… · 避免死锁
断上下文锁使用
19
死锁检测与预防
lockdep工具使用 · 死锁四条件 · 银行家算法在嵌入式中的简化应用
死锁检测预防
20
抢占临界区优化实战
优化一个包含长临界区的驱动 · 将延迟从500us降低到50us
抢占临界区优化实…优化一个包含长临…
21
中断线程化与抢占临界区联合优化
在threaded irq中合理使用…
断线程化抢占临界区联合优…
22
实时操作系统(RTOS)中的中断与临界区
FreeRTOS中断安全API · xSemaphoreGiveFrom…
RTOS实时操作系统
23
Xenomai与中断管理
I-pipe机制 · 双内核架构 · 实时中断与非实时中断分离
Xenomai断管理
24
中断负载均衡
多核系统中的中断亲和性(IRQ af… · RPS/RFS技术
断负载均衡IRQ
25
中断延迟测量工具
ftrace · perf · cyclictest
断延迟测量工具ftrace
26
临界区性能分析工具
perf lock · lock_stat · tracepoint
临界区性能分析工…perf
27
案例研究1
网卡驱动中断线程化与NAPI结合 · 提升网络吞吐量30%
案例研究1NAPI
28
案例研究2
音频驱动中临界区优化 · 消除音频卡顿与Xrun
案例研究2音频驱动
29
案例研究3
工业控制PLC中中断线程化与抢占优化 · 满足1ms周期抖动要求
案例研究3PLC
30
课程总结与最佳实践
中断线程化适用场景 · 临界区优化checklist · 未来趋势(内核6.x新特性)
课程总结最佳实践