Linux中断

本文是学习《Linux内核设计与实现》相关章节的笔记

让硬件在需要的时候向内核发出信号，这就是中断机制，而不是采用polling的方式，浪费过多的资源。由硬件产生的中断为异步中断，处理器自身产生的中断为同步中断。

目录

中断处理程序

注册中断处理程序

下半部机制

软中断

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中断处理程序

对于特定中断，内核会执行相应的函数（中断处理程序ISR），中断处理程序是硬件驱动设备的一部分。再次说明，中断处理程序不和特定的设备关联，而是中断，有些设备能会产生多个中断。

注册中断处理程序

驱动程序通过request_irq()函数注册一个中断处理函数，并且激活（分配）给定的中断线。

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

irq: 分配的中断号

handler: 指向中断处理函数。 typedef irqreturn_t (*irq_handler_t) (int, void *)

flags: 标志掩码，主要的两个参数是IRQF_DISABLED (中断处理期间，禁止所有其他中断)，IRQF_SHARED (多个中断处理函数间共享中断线)

name: 中断相关设备的ASCII文本表示，如查看/proc/irq 或 /proc/interrupts

root@john-virtual-machine:/proc/irq# cat /proc/interrupts 
            CPU0       CPU1       CPU2       CPU3       
   0:          3          0          0          0   IO-APIC    2-edge      timer
   1:          0          0         35         12   IO-APIC    1-edge      i8042
   8:          1          0          0          0   IO-APIC    8-edge      rtc0
   9:          0          0          0          0   IO-APIC    9-fasteoi   acpi
  12:          0          0       1833         45   IO-APIC   12-edge      i8042
  14:          0          0          0          0   IO-APIC   14-edge      ata_piix
  15:          0          0          0          0   IO-APIC   15-edge      ata_piix
  16:          0      18818        749          0   IO-APIC   16-fasteoi   vmwgfx, snd_ens1371
  17:     227753          0          0          0   IO-APIC   17-fasteoi   ehci_hcd:usb1, ioc0
  18:          0        150          0          0   IO-APIC   18-fasteoi   uhci_hcd:usb2
  19:          0       4380          0    1058169   IO-APIC   19-fasteoi   ens33
  24:          0          0          0          0   PCI-MSI 344064-edge      PCIe PME, pciehp
  25:          0          0          0          0   PCI-MSI 346112-edge      PCIe PME, pciehp
  26:          0          0          0          0   PCI-MSI 348160-edge      PCIe PME, pciehp
  27:          0          0          0          0   PCI-MSI 350208-edge      PCIe PME, pciehp
  28:          0          0          0          0   PCI-MSI 352256-edge      PCIe PME, pciehp
  29:          0          0          0          0   PCI-MSI 354304-edge      PCIe PME, pciehp
  30:          0          0          0          0   PCI-MSI 356352-edge      PCIe PME, pciehp
  31:          0          0          0          0   PCI-MSI 358400-edge      PCIe PME, pciehp
  32:          0          0          0          0   PCI-MSI 360448-edge      PCIe PME, pciehp
  33:          0          0          0          0   PCI-MSI 362496-edge      PCIe PME, pciehp
  34:          0          0          0          0   PCI-MSI 364544-edge      PCIe PME, pciehp
  35:          0          0          0          0   PCI-MSI 366592-edge      PCIe PME, pciehp
  36:          0          0          0          0   PCI-MSI 368640-edge      PCIe PME, pciehp

dev: 当公用中断线时，要通过这个标志信息（设备结构），确定调用哪一个中断处理程序。

request_irq()执行成功会返回0，否则非0。

free_irq(unsigned int irq, void *dev) 释放中断处理程序

当内核相应某一个中断线时，这个中断线在所有CPU都会被屏蔽掉，其他中断线可以相应。所以同一个中断处理程序绝对不会被同时调用。

对于共享中断线的情况，当有中断到来时，对应链表的所有中断都将被调用，每个中断处理程序的内部先检查（参数信息和硬件设备提供的状态寄存器）是不是这个中断处理程序对应的硬件产生的中断。

中断处理程序要求要在有限的时间内对中断进行处理，但是有些硬件的中断请求，很难在短时间内处理完，所以需要延后处理，例如网卡，数据包要从网卡缓存转移到内存中，这是很费时的。所以总的要求就是快速、异步、简单的机制负责对硬件做出迅速响应。

如果一个任务对时间非常敏感，将其放在中断处理程序中。

如果一个任务和硬件相关，将其放在中断处理程序中。

如果一个任务要保证不被其他中断打断，将其放在中断处理程序中。

下半部机制

用于指代中断处理流程中推后执行的那一部分。目前只需知道以下三种机制：

软中断、tasklet、工作队列

软中断

软中断是在编译期间静态分配的，由struct softirq_action 表示。Linux目前定义了32个该结构体的数组，使用了10个。

struct softirq_action
{
	void	(*action)(struct softirq_action *);
};

static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS]

const char * const softirq_to_name[NR_SOFTIRQS] = {
	"HI", "TIMER", "NET_TX", "NET_RX", "BLOCK", "IRQ_POLL",
	"TASKLET", "SCHED", "HRTIMER", "RCU"
};

中断处理程序会在返回前标记它的软中断（触发软中断），使其在稍后合适的时候被执行。

从一个硬件中断代码处返回时

在ksoftirqd内核线程中

显示检查执行待处理的软中断

软中断保留给系统中对时间要求最严格以及最重要的下半部使用，目前只有网络和scsi直接使用软中断。内核定时器和tasklet都是建立在软中断上的。

关于tasklet和任务队列 以后有时间在记录。。。

未完待续