Linux 中断处理

一、基本概念

1、中断及中断上下文

        中断是一种由硬件设备产生的信号，不同设备产生的中断通过中断号来区分。CPU在接收到中断信号后，根据中断号执行对应的中断处理程序（Interrupt Service Routine） 

内核对异常和中断的处理类似，差别只在于中断是由硬件引起的

异常举例：软中断实现系统调用，缺页异常，除0异常

中断上下文：执行一个中断处理程序时，内核处于中断上下文中

注：在中断上下文中不允许睡眠，这是因为中断上下文没有后备进程，即无法被调度唤醒

2、上半部与下半部

        一般将中断处理分为上半部和下半部

上半部：在接收到中断后只完成有严格时限要求的工作，如对中断应答或者复位硬件，此时中断是被禁止的

下半部：指中断处理流程中推后执行的那一部分，在合适的时机执行，此时允许相应所有的中断

3、下半部和推后执行的工作

         除了对时间敏感且保证不被其他中断打断的部分，剩余的任务考虑在下半部执行，下半部的实现机制有以下几种

下半部机制	功能	状态
BH(bottom half)	一个静态创建、由32个bottom halves组成的链表，上半部通过32整数中的一位来标识出哪个bottom half可以执行，虽然分属不同处理器，也不允许任何两个bottom half同时执行。（不够灵活，简单有性能瓶颈）	Linux 2.5移除
任务队列	引入任务队列机制来实现工作的推后执行，替代BH机制。驱动程序会将下半部注册到相应的等待队列，等待调用执行。（不够灵活，不能满足性能要求较高的子系统）	Linux 2.5移除
软中断(Softirq)	一组静态定义的下半部接口，有32个，可以在所有处理器上同时运行，同类型的接口也可以同时执行。tasklet是需要在编译阶段进行静态注册。（针对性能要求较高的子系统）	Linux 2.3引入
tasklet	一组基于软中断实现的灵活性强、动态创建的下半部实现机制， 不同类型的tasklet可以在不同的处理器上执行, 但类型相同tasklet，不能同时执行。tasklet可以通过代码进行动态注册。（大部分的场景）	Linux 2.3引入
工作队列（Work queues）	工作队列取代了任务队列	Linux 2.3引入

二、中断处理程序

1、注册中断处理程序

int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags, const char *name,void *dev);

irq：要分配的中断号
handler：指向这个中断的处理程序
flag：可以为0，也可以是一个或多个标志的掩码
    IRQF_DISABLED --- 内核在处理中断处理程序期间，禁止所有的其他中断
    IRQF_SAMPLE_RANDOM --- 该设备产生的中断对内核熵池有贡献，内核熵池负责从各个随机事件导出真正的随机数
    IRQF_TIMER --- 为系统定时器的中断处理而准备
    IRQF_SHARED --- 多个中断处理程序之间共享中断线，同一个中断线的所有的中断处理程序都要指定该标志
name：设备ASCLL文本，会被proc/interrupts文件使用，以便与用户通信
dev：主要用于共享中断线，dev提供唯一标志信息(cookie)，用来区分共享一个中断的多个设备，当一个中断处理程序需要释放时，以便从共享中断线的诸多处理程序中删除指定的一个，如果没有共享中断，设置为NULL即可

注：此函数会睡眠，所以不要在中断上下文中调用

2、释放中断处理程序

void free_irq(unsigned int irq, void *dev)

        卸载驱动处理程序时，需要注销相应的中断处理程序，并释放中断线<