内核到用户空间的通信具有低延迟

Question

我的内核模块从外部GPIO引脚更改接收中断（上半部分）。收到中断后，内核模块应唤醒或以某种方式调用将开始处理的用户空间中的函数/线程。时间很有限。无需发送数据，仅发送信号即可。CPU是多核的，用户空间应用将对一个核具有亲和力。进行内核-用户空间通信的方法有很多。哪一个延迟最短？（即，ISR与唤醒功能之间的时间）。（旁注：是的，我可以对它们进行基准测试，我问这个问题的原因是因为我可能不知道所有可能的解决方案）

Answer 1

当进程忙于等待该内存位置更改时，中断处理程序可以直接写入该进程提供的映射内存范围。这甚至可以在上半部分执行，并应为您提供尽可能短的延迟。确保提供的内存位置已锁定到物理内存中，因为在isr期间无法对其进行分页。

在数据包套接字和PACKET_MMAP中可以找到类似的方法，其中内核和用户空间之间的通信是通过共享内存空间进行的（请参阅内核文档）。

如果您不关心通过OS进行的资源管理（因为只有一个应用程序在等待外部输入），则还可以选择直接从用户空间（使用iopl / inb / outb和朋友）访问硬件。

Answer 2

进程等待内核唤醒的标准方法是使用poll（）系统调用，以及设备驱动程序的中断处理程序唤醒所有等待内核的线程。

您的4个项目符号中列出的最长延迟操作正在唤醒应用程序线程，因此，如果您需要更短的延迟，则需要唤醒线程，但要等待事件。

我使用的最低延迟机制是让中断在应用程序过程中写一个字，并让线程读取该字并在值更改时继续执行。实际上，是用户空间和内核空间之间的自旋锁。当您可以将CPU内核专用于自旋锁时，或者当您期望等待时间很短时，请使用此机制。

您可以使用ioctl（）将用户空间指针传递给驱动程序，以便它知道要更新哪个单词。