中断处理机制详解-优快云博客

中断的类型

中断一般分为异步中断（一般由硬件引起）和同步中断（一般由处理器本身引起）。

异步中断：CPU 处理中断的时间过长，所以先将硬件复位，使硬件可以继续做自己的工作。然后再适当时候处理中断请求中耗时的部分。

举个例子：网卡的工作原理

网卡收到数据包后，向 CPU 发出中断信号，请求处理接收到的数据包。
CPU 将收到的数据包拷贝到内存后，即通知网卡继续工作。
至于数据包拷贝至内存后的处理会在适当的时候进行。

这样做避免了处理数据包时间过长导致网卡接收数据包速度变慢。

同步中断：CPU 处理完中断请求的所有工作后才反馈硬件

举个例子：系统异常处理（比如运算中的除0操作）

应用程序出现异常后，需要内核来处理。
内核调用响应的异常处理函数来处理异常。
处理完后终了应用程序或者给出 message。

同步中断应该处理很快就能完成的那种中断。

中断的上半部和下半部

中断处理对处理时间要求很高，如果一个中断要花费较长时间，那么中断处理一般分为两部分。
上半部只做一些必要的工作后，立即通知硬件自己继续则工作。
下半部是中断处理中耗时的部分，CPU 会在适当的时候去完成。当然这个适当的时候一般都很短。

中断相关函数

首先说明，不同的设备对应的中断不同，每个中断都通过一个唯一的数字标记。这些数字就是中断值，又被称为中断请求（irq）线，有了中断线我们就可以很容易分清谁是谁的中断了。

响应中断时，内核会执行一个函数，中断处理程序 ISR，一个设备的中断处理程序是这个设备驱动的一部分。

实现一个中断，主要需要知道 3 个函数：

注册中断的函数
释放中断的函数
中断处理程序的声明

注册中断的函数

位置：linux/interrupt.h inclue/linux/interrupt.h

定义如下：

    /*
     * irq        - 表示要分配的中断号
     * handler    - 实际的中断处理回调函数
     * flags      - 标志位，表示此中断具有的特性
     * name       - 中断设备的 ASCII 表示，这些会被 /proc/irq 和 /proc/interrupts 文件使用
     * dev        - 用于共享中断线，多个中断程序共享一个中断线时（意思就是共用一个中断号），依靠 dev 来区别各个中断程序
     * 返回值      - 0 if success 
int request_irq(unsigned int irq, 
                irq_handler_t handler,
                unsigned long flags,
                const char* name,
                void *dev)

这个函数可能睡眠，不允许在中断上下文/其他不允许阻塞的代码中运行。

释放中断的函数

定义比较简单

void free_irq(unsigned int irq, void *dev)

如果不是共享中断线，则直接删除 irq 对应的中断线。
如果是共享中断线，则判断此中断处理程序是否是中断线上最后一个中断处理程序，是就同时删除中断线和中断处理程序，不是就只删除中断处理程序。

中断程序的声明

声明格式如下：

/*
 * 中断处理程序的声明
 * @ irq   - 中断处理程序（即request_irq()中handler）关联的中断号
 * &dev    - 与 request_irq() 中的一样，表示一个设备的结构体，用来区别哪个设备引发中断
 * 返回值   - irqrenturn_t 类型，成功返回 IRQ_HANDLED 失败返回 IRQ_NONE
 static irqreturn_t intr_handler(int, irq, void* dev);