Linux中断子系统（一）-中断控制器及驱动分析

原创

于 2025-03-17 08:06:52 发布 · 1.1k 阅读

8 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#linux #运维 #服务器

作者简介：大家好，我是码炫码哥，前中兴通讯、美团架构师，现任某互联网公司CTO，兼职码炫课堂主讲源码系列专题

代表作：《jdk源码&多线程&高并发》，《深入tomcat源码解析》，《深入netty源码解析》，《深入dubbo源码解析》，《深入springboot源码解析》，《深入spring源码解析》，《深入redis源码解析》等

联系qq：184480602，加我进群，大家一起学习，一起进步，一起对抗互联网寒冬。码炫课堂的个人空间-码炫码哥个人主页-面试，源码等

释放21集全网最深ConcurrentHashMap的vip视频，复现每一行源码

1. 概述

从这篇文章开始，来聊一聊中断子系统。
中断是处理器用于异步处理外围设备请求的一种机制，可以说中断处理是操作系统管理外围设备的基石，此外系统调度、核间交互等都离不开中断，它的重要性不言而喻。

来一张概要的分层图：

硬件层：最下层为硬件连接层，对应的是具体的外设与SoC的物理连接，中断信号是从外设到中断控制器，由中断控制器统一管理，再路由到处理器上；
硬件相关层：这个层包括两部分代码，一部分是架构相关的，比如ARM64处理器处理中断相关，另一部分是中断控制器的驱动代码；
通用层：这部分也可以认为是框架层，是硬件无关层，这部分代码在所有硬件平台上是通用的；
用户层：这部分也就是中断的使用者了，主要是各类设备驱动，通过中断相关接口来进行申请和注册，最终在外设触发中断时，进行相应的回调处理；

中断子系统系列文章，会包括硬件相关、中断框架层、上半部与下半部、Softirq、Workqueue等机制的介绍，本文会先介绍硬件相关的原理及驱动，前戏结束，直奔主题。

2. GIC硬件原理

ARM公司提供了一个通用的中断控制器GIC（Generic Interrupt Controller），GIC的版本包括V1 ~ V4，由于本人使用的SoC中的中断控制器是V2版本，本文将围绕GIC-V2来展开介绍；

来一张功能版的框图：

GIC-V2从功能上说，除了常用的中断使能、中断屏蔽、优先级管理等功能外，还支持安全扩展、虚拟化等；
GIC-V2从组成上说，主要分为Distributor和CPU Interface两个模块，Distributor主要负责中断源的管理，包括优先级的处理，屏蔽、抢占等，并将最高优先级的中断分发给CPU Interface，CPU Interface主要用于连接处理器，与处理器进行交互；
Virtual Distributor和Virtual CPU Interface都与虚拟化相关，本文不深入分析；

再来一张细节图看看Distributor和CPU Interface的功能：

GIC-V2支持三种类型的中断：
1. SGI(software-generated interrupts)：软件产生的中断，主要用于核间交互，内核中的IPI：inter-processor interrupts就是基于SGI，中断号ID0 - ID15用于SGI；
2. PPI(Private Peripheral Interrupt)：私有外设中断，每个CPU都有自己的私有中断，典型的应用有local timer，中断号ID16 - ID31用于PPI；
3. SPI(Shared Peripheral Interrupt)：共享外设中断，中断产生后，可以分发到某一个CPU上，中断号ID32 - ID1019用于SPI，ID1020 - ID1023保留用于特殊用途；