1. Soft IRQ 란?

Soft IRQs is the term used for the low-level mechanism that implements deferring work from interrupt handlers but that still runs in interrupt context. - linux kernel labs

 Soft IRQ 란 인터럽트 핸들러에서 지연된 작업(deferring work) 을 처리하는 저수준 기법이다. 그러나 이는 여전히 interrupt context 에서 수행된다. (이전에 본 threaded IRQ 는 irq_thread 라고 하는 kernel thread 에서 수행된다. 당연히 이는 프로세스 컨텍스트이다.)

 여기에서 중요한 것은 Soft IRQ 는 인터럽트 핸들러(전반부)가 끝난 뒤에 인터럽트 컨텍스트에서 바로 실행된다. 다른 말로 하자면, 즉각적으로 실행되야 하는 것뿐만 아니라 빨리 실행을 끝 마쳐야 한다는 것이다. 왜 Why? Soft IRQ 가 길어지면 결국 선점당한 작업이 지연되기 때문이다.

2. Soft IRQ 등록

 Soft IRQ 는 open_softirq() 함수를 통해 가능하며 6.16 커널 기준으로 10개의 카테고리를 제공한다:

 이 값을 open_softirq() 함수의 인자로 전달해 해당하는 카테고리의 핸들러를 등록할 수 있다. 위의 주석을 읽어보면 알겠지만 Soft IRQ 는 커널 내에서 사용하는 후반부로 이미 다 구현이 되어 있고 이는 부팅 시점에 등록이 된다.

3. Soft IRQ 요청

 Soft IRQ 의 실행은 보통 인터럽트 핸들러에서 요청하게 된다. 뭐, 당연한 얘기이다. 애초에 후반부가 존재하는 이유가 전반부에서 미처 끝내지 못한 작업이 있기 때문이다. 전반부(인터럽트 핸들러)에서 Soft IRQ 를 요청하는 함수는 __raise_softirq_irqoff() 함수이다:

 언더 스코어가 붙지 않은 raise_softirq() 함수도 있는데 이는 local_irq_disable() 과 local_irq_enable() 가 추가된 버전이다. 대부분의 경우, __raise_softirq_irqoff() 함수를 호출하게 된다.

 그런데 이것도 너무나 당연한 얘기이다. 왜냐하면 Soft IRQ 를 요청하는 시점은 앞서 말한 것처럼 전반부(bottom-half) 이다. interrupt handler 를 실행하는 시점에서 IRQ 를 enable/disable 할 일이 과연 있을까? 애초에 interrupt handler 에 들어온 시점에서 IRQ 는 disable 되어 있다.

프로세서의 인터럽트가 비활성화되어 있지 않으면, 프로세서는 하던 일을 중단하고, 인터럽트 시스템을 비활성화시킨 다음 미리 정해진 위치의 메모리에 있는 코드를 실행한다. - LKD 208pg.

4. Soft IRQ 실행

 가장 먼저 인터럽트가 들어오면(__common_interrupt()) 인터럽트 핸들러(rio_interrupt())가 실행이 되고, 필요에 따라 Soft IRQ 를 요청(__raise_softirq_irqoff()) 하게 된다.

 인터럽트 핸들러가 끝나면 irq_exit_rcu() 함수가 호출되고 여기에서 handle_softirqs() 함수가 실행된다. 최종적으로 등록된 Soft IRQ 핸들러(net_tx_action())가 실행된다.

5. ksoftirqd

 전술했듯이 Soft IRQ 는 빠르게 실행되어야 한다. 그러나 Soft IRQ 의 처리 작업이 많아 빠르게 실행되지 못 할 수도 있다. 그래서 커널은 지연된 Soft IRQ 작업을 ksoftirqd 에서 처리하도록 했다. ksoftirqd 는 커널이 부팅될 때에 생성되는 커널 스레드로 Soft IRQ 에서 처리하지 못한 남은 작업을 이어서 하도록 했다.

 그러나 재미있는 점은 실행은 커널 스레드에서 되지만 ksoftirqd 가 실행될 때에는 local_irq_disable() 을 호출해 인터럽트를 제한했다는 점이다. 이 말은 결국 ksoftirqd 또한 interrupt context 에서 실행되는 것과 크게 다를 바 없음을 뜻한다. 또한 ksoftirqd 는 절대 인터럽트에 의해 선점되지 않으므로 Soft IRQ 가 재실행되지 않는다.