內核到用戶空間的通信具有低延遲

Question

• 我的內核模塊從外部GPIO引腳更改接收中斷（上半部分）。
• 收到中斷后，內核模塊應喚醒或以某種方式調用將開始處理的用戶空間中的函數/線程。 時間很有限。
• 無需發送數據，僅發送信號即可。
• CPU是多核的，用戶空間應用將對一個核具有親和力。

進行內核-用戶空間通信的方法有很多。 哪一個延遲最低？ （ 即從ISR到喚醒功能之間的時間 ）。

（ 旁注：是的，我可以對它們進行基准測試，我問這個問題的原因是因為我可能不知道所有可能的解決方案 ）

Answer 1

當進程忙於等待該內存位置更改時，中斷處理程序可以直接寫入該進程提供的映射內存范圍。 這甚至可以在上半部分執行，並應為您提供盡可能短的延遲。 確保提供的內存位置已鎖定到物理內存中，因為在isr期間無法分頁。

在數據包套接字和PACKET_MMAP中可以找到類似的方法，其中內核和用戶空間之間的通信是通過共享內存空間進行的（請參閱內核文檔 ）。

如果您不關心通過OS進行的資源管理（因為只有一個應用程序正在等待外部輸入），則還可以選擇直接從用戶空間訪問硬件（使用iopl / inb / outb和朋友）。

Answer 2

進程等待內核喚醒的標准方法是使用poll（）系統調用，以及設備驅動程序的中斷處理程序喚醒所有等待內核的線程。

您的4個項目符號中列出的最長延遲操作正在喚醒應用程序線程，因此，如果您需要更短的延遲，則需要喚醒線程，但要等待事件。

我使用的最低延遲機制是讓中斷在應用程序過程中寫一個字，並讓線程讀取該字並在值更改時繼續執行。 實際上，是用戶空間和內核空間之間的自旋鎖。 當您可以將CPU內核專用於自旋鎖時，或者當您期望等待時間很短時，請使用此機制。

您可以使用ioctl（）將用戶空間指針傳遞給驅動程序，以便它知道要更新哪個單詞。