Linux GIC 的初始化

本文深入探讨了Linux内核在启动过程中如何进行中断子系统,特别是GIC(Generic Interrupt Controller)的初始化流程。从start_kernel()开始,经过boot_cpu_init()、setup_arch()和mm_init()等多个关键步骤,重点解析init_IRQ()中的GIC初始化细节。

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Linux中断的初始化流程:

Linux kernel的启动入口是start_kernel(), 在init/main.c中,start_kernel()中有一系列初始化操作,比如:boot_cpu_init(),setup_arch(&command_line),mm_init()等, 本文主要分析init_IRQ()

__irqchip_of_table实际为静态定义好的一个section,其定义在驱动文件drivers/irqchip/irq-gic-v3.c中,
定义方式为IRQCHIP_DECLARE(gic_v3, "arm,gic-v3", gic_of_init)。

init_IRQ() arch/arm64/kernel/irq.c
->irqchip_init()
->of_irq_init(__irqchip_of_table);
{
struct device_node *np, *parent = NULL;
        struct of_intc_desc *desc, *temp_desc;

初始化两个list, 分别为int-controller的list和int-controller-parent的list
INIT_LIST_HEAD(&intc_desc_list);
        INIT_LIST_HEAD(&intc_parent_list);

定义一个struct device_node *np, 遍历dts中所有的node,如果和__irqchip_of_table匹配, 则说明
该node是一个int-controller。 以下是gic device node的例子:
arch/arm64/boot/dts/freescale/fsl-imx8qm.dtsi
gic: interrupt-controller@51a00000 {
compatible = "arm,gic-v3";
reg = <0x0 0x51a00000 0 0x10000>, /* GIC Dist */
  <0x0 0x51b00000 0 0xC0000>; /* GICR (RD_base + SGI_base) */
#interrupt-cells = <3>;
interrupt-controller;
interrupts = <GIC_PPI 9
(GIC_CPU_MASK_SIMPLE(6) | IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH)>;
interrupt-parent = <&gic>;
        };

for_each_matching_node_and_match(np, matches, &match) 
{
如果当前节点不是interrupt-controller或者处于disabled状态,则继续遍历
if (!of_find_property(np, "interrupt-controller", NULL) || !of_device_is_available(np))
                        continue;

如果当前节点是interrupt-controller,分配一个struct of_intc_desc的结构体并初始化。
desc = kzalloc(sizeof(*desc), GFP_KERNEL);
desc->irq_init_cb = match->data = gic_of_init;
desc->dev = of_node_get(np);

解析当前node的interrupt-parent, 如果是根中断控制器, 将interrupt_parent设为NULL
desc->interrupt_parent = of_irq_find_parent(np);
if (desc->interrupt_parent == np)
                        desc->interrupt_parent = NULL;

将该中断控制器加入intc_desc_list中
list_add_tail(&desc->list, &intc_desc_list);
}

while (!list_empty(&intc_desc_list)) 
{
找到root中断控制器
list_for_each_entry_safe(desc, temp_desc, &intc_desc_list, list)
{

<think>好的,我现在需要帮助用户了解Linux下的GIC(通用中断控制器)相关知识或配置方法。首先,我需要回顾一下GIC的基本概念和它在Linux中的作用。GIC是ARM架构中用于管理中断的控制器,负责接收、分发和处理来自外设的中断请求。Linux内核中对GIC的支持主要通过设备树配置和相应的驱动代码实现。 根据用户提供的引用内容,特别是引用[2]和[3],GIC的三大核心组件是Distributor、Redistributor和CPU Interfaces。GIC-CPU-IF是处理中断优先级的关键部分,涉及到系统寄存器的配置。用户可能需要了解如何在内核中配置这些部分,或者如何查看相关的寄存器设置。 接下来,我需要考虑用户可能的实际需求。他们可能想知道如何在设备树中描述GIC,或者如何在内核中启用特定的GIC驱动。例如,不同的GIC版本(如GICv2、GICv3)在配置上可能有差异,需要分别说明。此外,中断的优先级配置、亲和性设置以及如何调试中断问题也是常见的配置问题。 用户的问题提到“configuration or implementation”,所以需要覆盖配置方法和实现机制。设备树中的节点结构是关键,比如gic的节点通常包含寄存器地址、中断控制器类型、中断域配置等。例如,一个典型的GIC设备树节点可能如下: ```dts interrupt-controller@fee00000 { compatible = "arm,gic-v3"; reg = <0x0 0xfee00000 0x0 0x10000>, // Distributor <0x0 0xfef00000 0x0 0x200000>; // Redistributors interrupts = <1 9 4>; interrupt-controller; #interrupt-cells = <3>; }; ``` 这里需要解释每个属性的含义,比如compatible字段指定驱动类型,reg定义寄存器地址范围,interrupts是GIC自己的中断信号,用于虚拟化或维护操作。#interrupt-cells说明每个中断描述符的单元格数量,通常是3个(类型、中断号、标志)。 在实现层面,Linux内核中的GIC驱动代码位于drivers/irqchip/目录下,如irq-gic.c、irq-gic-v3.c等。这些驱动负责初始化GIC硬件,注册中断控制器,并提供中断处理函数。例如,gic_of_init()函数会解析设备树信息,配置Distributor和CPU Interface。 此外,用户可能对如何查看当前系统的中断分配和状态感兴趣。这可以通过/proc/interrupts文件查看,其中列出了每个中断号、触发次数和对应的设备名称。GIC相关的条目会以GIC开头,比如GIC0或GICv3。 关于中断优先级,引用[2]提到GIC-CPU-IF通过系统寄存器处理优先级。在Linux中,优先级配置可能涉及设置中断的抢占和优先级掩码。例如,使用irq_set_priority()函数可以调整特定中断的优先级,但这通常由内核自动管理,用户可能需要通过内核配置或启动参数进行调整。 用户还可能遇到多核系统中的中断亲和性问题,即如何将中断绑定到特定的CPU核心。这可以通过修改/proc/irq/<irq_num>/smp_affinity文件来实现,其值代表目标CPU的位掩码。例如,echo 1 > smp_affinity将中断绑定到CPU0。 最后,需要考虑GIC版本之间的差异。GICv3引入了新的特性,如支持更多的CPU和中断号,使用系统寄存器而非内存映射接口进行部分操作。在配置时,需确保内核支持对应的GIC版本,并且设备树正确无误。 总结,回答需要涵盖设备树配置、驱动实现、中断查看与调试方法、优先级和亲和性设置,以及不同GIC版本的区别。同时,结合用户提供的引用内容,强调GIC组件的作用和系统寄存器的重要性,确保信息准确且有参考依据。</think>### Linux下的GIC配置与实现 #### 1. **GIC基本架构与组件** 通用中断控制器(GIC)在ARM架构中负责管理硬件中断的接收、优先级排序和分发。其核心组件包括: - **Distributor**:全局中断管理(使能/禁用、优先级配置、分发策略)[^2]。 - **Redistributor**(GICv3+):在多核系统中为每个CPU分配独立中断队列。 - **CPU Interface**:处理中断优先级抢占,通过系统寄存器(如`ICC_PMR_EL1`)实现优先级掩码控制[^2]。 #### 2. **Linux内核中的GIC配置** **(1) 设备树配置** GIC信息需在设备树中声明,以下为GICv3示例: ```dts interrupt-controller@fee00000 { compatible = "arm,gic-v3"; // 驱动匹配关键字 reg = <0x0 0xfee00000 0x10000>, // Distributor寄存器基地址 <0x0 0xfef00000 0x200000>; // Redistributor区域 interrupts = <1 9 4>; // GIC自身维护中断(如虚拟化) #interrupt-cells = <3>; // 中断描述符格式(类型、编号、标志) interrupt-controller; // 标记为中断控制器 }; ``` **(2) 驱动实现** Linux内核中GIC驱动位于`drivers/irqchip/irq-gic-v3.c`,关键流程包括: - **初始化**:通过`gic_of_init()`解析设备树,映射寄存器,注册中断控制器。 - **中断处理**:硬件中断触发后,CPU Interface通过异常向量表跳转到`handle_IRQ()`,最终调用GIC驱动的中断处理函数。 #### 3. **关键操作与调试** **(1) 中断状态查看** 通过`/proc/interrupts`查看GIC管理的中断统计: ```bash cat /proc/interrupts CPU0 CPU1 GICv3 27: 1000 1200 arch_timer // 示例:计时器中断 ``` **(2) 中断亲和性设置** 将中断绑定到指定CPU核心(需root权限): ```bash echo 2 > /proc/irq/27/smp_affinity # 将中断27绑定至CPU1(二进制掩码) ``` **(3) 优先级配置** GICv3中优先级通过系统寄存器`ICC_PMR_EL1`控制,Linux内核默认优先级为`0x80`(允许所有中断)。可通过内核启动参数调整: ```bash bootargs="irqchip.gicv3_pseudo_nmi=1" # 启用伪NMI(优先级高于普通中断) ``` #### 4. **版本差异与优化** - **GICv2 vs GICv3**:GICv3引入Redistributor和ITS(中断转换服务),支持更多CPU和消息信号中断(MSI)。 - **性能优化**:启用中断分组(安全/非安全)、调整LPI(Locality-specific Peripheral Interrupt)配置[^3]。 ---
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