local_irq_enable，local_irq_disable()，local_irq_save和local_irq_restore函数

sudashui2012

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分类专栏： linux内核代码杂乱记录文章标签： linux arm

于 2024-04-19 16:39:02 首次发布

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本文介绍了Linux ARM架构下用于中断处理的四个关键函数：local_irq_disable, local_irq_enable, local_irq_save 和 local_irq_restore。这些函数在进入和退出临界区时用于管理中断状态。local_irq_disable禁用中断，local_irq_enable启用中断，而local_irq_save和local_irq_restore则在保存中断状态的同时进行禁用和恢复。文章详细阐述了每个函数的内部实现和工作原理。" 108043407,9995035,PaddlePaddle手写数字识别实践：数据处理与模型构建,"['机器学习', '深度学习', '卷积神经网络', '数据处理', 'PaddlePaddle']

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

概述

local_irq_disable() , local_irq_enable() , local_irq_save() 和 local_irq_restore() 为中断处理函数，主要是在要进入临界区时禁止中断和在出临界区时使能中断。

local_irq_disable() 和 local_irq_enable() 配对使用；
local_irq_save() 和 local_irq_restore() 配对使用。

local_irq_disable() 和 local_irq_save() 都可以禁止中断，但不同的是后者可以保存中断状态。
local_irq_restore() 在使能中断的同时还恢复了由 local_irq_save() 所保存的中断状态。

在一个关闭中断的环境中调用 local_irq_disable和 local_irq_enable后会破坏之前的中断响应状态。尽管调用 local_irq_disable前是关中断的环境，但是在调用 local_irq_enable后却变成开中断，这显然不是我们希望的。

调用 local_irq_restore后不一定会开启中断，只会恢复调用 local_irq_save之前的中断状态，如果调用 local_irq_save之前是开中断，那么就打开中断；如果调用 local_irq_save之前是关中断，那么就关闭中断。

所以 local_irq_save和 local_irq_restore会更安全。

1.local_irq_enable

#define local_irq_enable()				\
	do {						\
		trace_hardirqs_on();			\
		raw_local_irq_enable();			\
	} while (0)

#define raw_local_irq_enable()		arch_local_irq_enable()

1.1 arch_local_irq_enable

static inline void arch_local_irq_enable(void)
{
	if (system_has_prio_mask_debugging()) {
		u32 pmr = read_sysreg_s(SYS_ICC_PMR_EL1);

		WARN_ON_ONCE(pmr != GIC_PRIO_IRQON && pmr != GIC_PRIO_IRQOFF);
	}

	asm volatile(ALTERNATIVE(
		"msr	daifclr, #2		// arch_local_irq_enable",
		__msr_s(SYS_ICC_PMR_EL1, "%0"),
		ARM64_HAS_IRQ_PRIO_MASKING)
		:
		: "r" ((unsigned long) GIC_PRIO_IRQON)
		: "memory");

	pmr_sync();
}

1.system_has_prio_mask_debugging()：这个函数用于检查系统是否支持优先级屏蔽调试。如果系统支持，它会检查 GIC 中断控制器的优先级屏蔽状态. 在linux上不支持，所以不关心这里。

2.asm volatile(ALTERNATIVE(...))：这部分是使用内联汇编实现的关键代码，根据条件编译指令 ARM64_HAS_IRQ_PRIO_MASKING 来选择不同的汇编指令。具体做法是根据是否支持 IRQ 优先级屏蔽来决定使用 msr daifclr, #2 还是 msr_s(SYS_ICC_PMR_EL1, "%0")。

我们这里执行的是：msr daifclr, #2

3.pmr_sync:这个函数用于确保 GIC 中断控制器的操作同步完成。

#ifdef CONFIG_ARM64_PSEUDO_NMI
#define pmr_sync()						\
	do {							\
		extern struct static_key_false gic_pmr_sync;	\
								\
		if (static_branch_unlikely(&gic_pmr_sync))	\
			dsb(sy);				\
	} while(0)
#else
#define pmr_sync()	do {} while (0)
#endif

2.local_irq_disable

#define local_irq_disable()				\
	do {						\
		bool was_disabled = raw_irqs_disabled();\
		raw_local_irq_disable();		\
		if (!was_disabled)			\
			trace_hardirqs_off();		\
	} while (0)

local_irq_disable这个宏主要做了3个工作：

调用函数raw_irqs_disabled读取irq的状态；
调用函数raw_local_irq_disable关中断；
判断步骤一获取到的状态是否关闭，如果还没有关闭，就执行trace_hardirqs_off函数进行trace。

2.1 raw_irqs_disabled

#define raw_irqs_disabled()		(arch_irqs_disabled())

static inline int arch_irqs_disabled(void)
{
	return arch_irqs_disabled_flags(arch_local_save_flags());
}

static inline unsigned long arch_local_save_flags(void)
{
	unsigned long flags;

	asm volatile(ALTERNATIVE(
		"mrs	%0, daif",
		__mrs_s("%0", SYS_ICC_PMR_EL1),
		ARM64_HAS_IRQ_PRIO_MASKING)
		: "=&r" (flags)
		:
		: "memory");

	return flags;
}

static inline int arch_irqs_disabled_flags(unsigned long flags)
{
	int res;

	asm volatile(ALTERNATIVE(
		"and	%w0, %w1, #" __stringify(PSR_I_BIT),
		"eor	%w0, %w1, #" __stringify(GIC_PRIO_IRQON),
		ARM64_HAS_IRQ_PRIO_MASKING)
		: "=&r" (res)
		: "r" ((int) flags)
		: "memory");

	return res;
}

调用函数arch_local_save_flags获取daif，保存在 flags 变量中，其中表示了cpu的irq情况，
调用函数arch_irqs_disabled_flags对步骤一的返回值进行处理，只保留irq的bit。

2.2 raw_irqs_disabled

#define raw_local_irq_disable()		arch_local_irq_disable()

static inline void arch_local_irq_disable(void)
{
	if (system_has_prio_mask_debugging()) {
		u32 pmr = read_sysreg_s(SYS_ICC_PMR_EL1);

		WARN_ON_ONCE(pmr != GIC_PRIO_IRQON && pmr != GIC_PRIO_IRQOFF);
	}

	asm volatile(ALTERNATIVE(
		"msr	daifset, #2		// arch_local_irq_disable",
		__msr_s(SYS_ICC_PMR_EL1, "%0"),
		ARM64_HAS_IRQ_PRIO_MASKING)
		:
		: "r" ((unsigned long) GIC_PRIO_IRQOFF)
		: "memory");
}

raw_local_irq_disable主要是执行了汇编 “msr daifset, #2” ，从而达到关闭irq。

3.local_irq_save

#define local_irq_save(flags)	do { raw_local_irq_save(flags); } while (0)

#define raw_local_irq_save(flags)			\
	do {						\
		typecheck(unsigned long, flags);	\
		flags = arch_local_irq_save();		\
	} while (0)

static inline unsigned long arch_local_irq_save(void)
{
	unsigned long flags;

	flags = arch_local_save_flags();

	/*
	 * There are too many states with IRQs disabled, just keep the current
	 * state if interrupts are already disabled/masked.
	 */
	if (!arch_irqs_disabled_flags(flags))
		arch_local_irq_disable();

	return flags;
}

3.1 arch_local_save_flags

保存中断状态，到flags里面，并返回flags

static inline unsigned long arch_local_save_flags(void)
{
	unsigned long flags;

	asm volatile(ALTERNATIVE(
		"mrs	%0, daif",
		__mrs_s("%0", SYS_ICC_PMR_EL1),
		ARM64_HAS_IRQ_PRIO_MASKING)
		: "=&r" (flags)
		:
		: "memory");

	return flags;
}

3.2 arch_local_irq_disable

检测如果未关闭中断，就通过arch_local_irq_disable关闭

static inline void arch_local_irq_disable(void)
{
	if (system_has_prio_mask_debugging()) {
		u32 pmr = read_sysreg_s(SYS_ICC_PMR_EL1);

		WARN_ON_ONCE(pmr != GIC_PRIO_IRQON && pmr != GIC_PRIO_IRQOFF);
	}

	asm volatile(ALTERNATIVE(
		"msr	daifset, #2		// arch_local_irq_disable",
		__msr_s(SYS_ICC_PMR_EL1, "%0"),
		ARM64_HAS_IRQ_PRIO_MASKING)
		:
		: "r" ((unsigned long) GIC_PRIO_IRQOFF)
		: "memory");
}

4.local_irq_restore

#define local_irq_restore(flags) do { raw_local_irq_restore(flags); } while (0)

#define raw_local_irq_restore(flags)			\
	do {						\
		typecheck(unsigned long, flags);	\
		arch_local_irq_restore(flags);		\
	} while (0)

4.1 arch_local_irq_restore

恢复之前保存的中断状态

static inline void arch_local_irq_restore(unsigned long flags)
{
	asm volatile(ALTERNATIVE(
		"msr	daif, %0",
		__msr_s(SYS_ICC_PMR_EL1, "%0"),
		ARM64_HAS_IRQ_PRIO_MASKING)
		:
		: "r" (flags)
		: "memory");

	pmr_sync();
}