setup_irq与request_irq的区别

最新推荐文章于 2023-03-19 09:24:24 发布

zhu8920253

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本文探讨了Linux内核中两种中断注册函数setup_irq和request_irq的区别，特别是针对系统时钟驱动(GPTimer)的中断注册问题。由于request_irq内部使用了slab内存分配机制，而系统时钟驱动初始化发生在slab初始化之前，导致无法使用request_irq注册中断。

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题记：

前两天在做i.mx28硬件定时器的驱动，参考了BSP里带的，使用TIMER0作为系统时钟的注册代码，发现其注册时钟中断的函数使用的是setup_irq,而非常用的request_irq，觉得有些奇怪，今天网上搜了一下，大概了解了一下原因。其实，request_irq最终调用的中断注册函数也是setup_irq,只是request_irq函数中还使用了kmalloc，而kmalloc又要用到slab分配单元，但系统时钟的注册是在slab初始化之前执行的，所以在系统时钟注册阶段不能使用request_irq，而使用了setup_irq,以下为网络文章原文（出处http://apps.hi.baidu.com/share/detail/421310）：

Linux 内核提供了两个注册中断处理函数的接口：setup_irq和request_irq。这两个函数都定义在kernel/irq/manage.c里。

这两个函数有什么样的区别呢？

先看看setup_irq

Setup_irq通常用在系统时钟(GP Timer)驱动里，注册系统时钟驱动的中断处理函数。

下面举个列子, 如s3c2410 timer驱动：

/* arch/arm/mach-s3c2410/time.c */

static struct irqaction s3c2410_timer_irq = {

.name = "S3C2410 Timer Tick",

.flags = IRQF_DISABLED | IRQF_TIMER,

.handler = s3c2410_timer_interrupt,

};

static void __init s3c2410_timer_init (void)

{

s3c2410_timer_setup();

setup_irq(IRQ_TIMER4, &s3c2410_timer_irq);

}

struct sys_timer s3c24xx_timer = {

.init = s3c2410_timer_init,

.offset = s3c2410_gettimeoffset,

.resume = s3c2410_timer_setup

};

struct sys_timer s3c24xx_timer = {

.init = s3c2410_timer_init,

.offset = s3c2410_gettimeoffset,

.resume = s3c2410_timer_setup

};

可以看到，setup_irq的使用流程很简单。首先定义s3c2410 timer驱动的irqaction结构体，该结构体用于描述timer中断的基本属性包括中断名、类别以及该中断handler等。然后通过setup_irq函数将timer的irqaction注册进内核。其中，IRQ_TIMER4为s3c2410 timer的中断号。

再看看request_irq

request_irq源码如下：

/* kernel/irq/manage.c */

int request_irq(unsigned int irq,

irqreturn_t (*handler)(int, void *, struct pt_regs *),

unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)

{

struct irqaction *action;

int retval;

#ifdef CONFIG_LOCKDEP

* Lockdep wants atomic interrupt handlers:

irqflags |= SA_INTERRUPT;

#endif

* Sanity-check: shared interrupts must pass in a real dev-ID,

* otherwise we'll have trouble later trying to figure out

* which interrupt is which (messes up the interrupt freeing

* logic etc).

if ((irqflags & IRQF_SHARED) && !dev_id) /* 使用共享中断但没有提供非NULL的dev_id则返回错误 */

return -EINVAL;

if (irq >= NR_IRQS) /* 中断号超出最大值 */

return -EINVAL;

if (irq_desc[irq].status & IRQ_NOREQUEST) /* 该中断号已被使用并且未共享 */

return -EINVAL;

if (!handler)

return -EINVAL;

action = kmalloc(sizeof(struct irqaction), GFP_ATOMIC); /* 动态创建一个irqaction */

if (!action)

return -ENOMEM;

/* 下面几行是根据request_irq 传进来的参数对irqaction结构体赋值 */

action->handler = handler;

action->flags = irqflags;

cpus_clear(action->mask);

action->name = devname;

action->next = NULL;

action->dev_id = dev_id;

select_smp_affinity(irq);

retval = setup_irq(irq, action); /* 调用setup_irq注册该中断的irqaction结构体 */

if (retval)

kfree(action);

return retval;

}

由上可以看出，request_irq的大致流程为先对申请的中断线进行安全检测，然后根据request_irq传进来的参数，动态创建该中断对应的irqaction结构体，最后通过setup_irq函数将该irqaction注册进内核适当的位置。

这两个函数的使用流程搞清楚了，那么两者之间的联系也就清楚了：

1） Request_irq的注册过程包含setup_irq，最终是调用setup_irq。

2） Request_irq比setup_irq多一套错误检测机制，即kmalloc前面3行if语句。

而Setup_irq通常是直接注册irqaction，并没针对相应中断线进行错误检测,如该irq 线是否已经被占用等。因此setup_irq通常只用在特定的中断线上，如System timer。除系统时钟驱动外，大部份驱动还是通过request_irq注册中断。

这里有个小问题：

既然Request_irq实际上就是包含了setup_irq的注册过程，那系统时钟驱动(GP Timer Driver)中断可以用request_irq来注册吗？

做个小试验, 将s3c2410 timer驱动的setup_irq那行去掉，改为用request_irq注册。

修改后代码如下：

static void __init s3c2410_timer_init (void)

{

s3c2410_timer_setup();

//setup_irq(IRQ_TIMER4, &s3c2410_timer_irq);

request_irq(IRQ_TIMER4, s3c2410_timer_interrupt,

IRQF_DISABLED | IRQF_TIMER, "S3C2410 Timer Tick", NULL);

}

编译运行。

结果：内核挂掉

为什么呢？很明显，系统时钟驱动中断不能用request_irq注册，大致搜了一下源码也发现，看到其他平台相关的时钟驱动中断部分都是用的setup_irq注册的。

我们来分析一下原因。

看看request_irq和setup_irq 还有哪些细节不一样？

仔细观察后注意到request_irq内有这么一行代码：

action = kmalloc(sizeof(struct irqaction), GFP_ATOMIC);

作用为动态创建一个irqaction。

Kmalloc实际上也是使用的slab机制进行分配的。源码如下：

/* include/linux/slab.h */

static inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)

{

if (__builtin_constant_p(size)) {

int i = 0;

#define CACHE(x) \

if (size <= x) \

goto found; \

else \

i++;

#include "kmalloc_sizes.h"

#undef CACHE

{

extern void __you_cannot_kmalloc_that_much(void);

__you_cannot_kmalloc_that_much();

}

found:

return kmem_cache_alloc((flags & GFP_DMA) ?

malloc_sizes[i].cs_dmacachep :

malloc_sizes[i].cs_cachep, flags);

}

return __kmalloc(size, flags);

}

使用slab机制分配内存必须先对slab进行初始化,包括mem_init和kmem_cache_init。

看看kernel的初始化流程:

/* init/main.c */

asmlinkage void __init start_kernel(void)

{

……

time_init();

……

vfs_caches_init_early();

cpuset_init_early();

mem_init(); ß------ initializes the memory data structures

kmem_cache_init(); ß---- set up the general caches

……

}

Time_init函数在mem_init和kmem_cache_init之前被调用，而time_init会调用体系结构相关部分系统时钟驱动的初始化函数。拿s3c2410的例子来说，time_init最终会调用s3c2410_timer_init函数，进行s3c2410时钟驱动的初始化和注册中断处理函数。

具体过程如下：

time_init函数定义在arch/arm/kernel/time.c内:

void __init time_init(void)

{

#ifndef CONFIG_GENERIC_TIME

if (system_timer->offset == NULL)

system_timer->offset = dummy_gettimeoffset;

#endif

system_timer->init(); ß-这行实际执行的就是s3c2410_timer_init

#ifdef CONFIG_NO_IDLE_HZ

if (system_timer->dyn_tick)

system_timer->dyn_tick->lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;

#endif

}

system_timer在setup_arch(arch/arm/kernel/setup.c)内通过map_desc机制被初始化为s3c24xx_timer. 如上面s3c2410时钟驱动代码所示，s3c24xx_timer的init成员即指向s3c2410_timer_init函数。

现在我们搞清楚了，我们大概的估计是系统时钟驱动(GP Timer Driver)的中断处理函数不能用request_irq注册是因为request_irq内会调用kmalloc动态分配内存创建timer的irqaction结构体。而kmalloc也是使用的slab内存分配机制，使用kmalloc前必须先对kernel的slab以及mem data structure进行初始化。而这部分初始化工作是在系统时钟驱动初始化之后才进行的，所以造成kmalloc失败，从而造成系统时钟驱动的中断未注册成功，进而内核挂掉。