超强的Linux中断分析Word格式.docx
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#endif
#ifdefined（CONFIG_GENERIC_PENDING_IRQ）||defined（CONFIG_IRQBALANCE）
cpumask_tpending_mask;
#ifdefCONFIG_PROC_FS
structproc_dir_entry*dir;
constchar*name;
}____cacheline_internodealigned_in_smp;
Linux有一个全局变量，包含了了所有的IRQ：
（kernel/irq/handle.c）
structirq_descirq_desc[NR_IRQS]__cacheline_aligned={
[0...NR_IRQS-1]={
.status=IRQ_DISABLED,
.chip=&
no_irq_chip,
.handle_irq=handle_bad_irq,
.depth=1,
.lock=SPIN_LOCK_UNLOCKED,
.affinity=CPU_MASK_ALL
}
3）irq_chip（即在genericirq之前的hw_interrupt_type）
>
以下这段是genericirq之前的：
Linux支持N种可编程中断控制器PIC，所以有一个structhw_interrupt_type，对于i8259A
来说，这个结构是i8259A_irq_type，对于IOAPIC来说，根据设置为电平触发或边沿触发的方式，
分别有ioapic_level_type和ioapic_edge_type两个不同的结构。
在引入genericirq补丁之后，定义了几个irq_chip结构：
针对i386和x86-64各有一个定义的:
ioapic_chip,
i8259A_chip,
lapic_chip,
msi_chip,
ht_irq_chip,
vmi_chip,
针对visw体系的:
cobalt_irq_chip,
piix4_master_irq_type,
piix4_virtual_irq_type
针对voyager体系的:
vic_chip
其它目的的：
no_irq_chip,
dummy_irq_chip
4）irq_stat[NR_CPUS]
Linux定义了一个全局的数组，用来描述每个CPU上的irq处理状态：
（arch/i386/kernel/irq.c）
DEFINE_PER_CPU（irq_cpustat_t,irq_stat）__cacheline_internodealigned_in_smp;
EXPORT_PER_CPU_SYMBOL（irq_stat）;
irq_stat_t的定义。
typedefstruct{
unsignedint__softirq_pending;
unsignedlongidle_timestamp;
unsignedint__nmi_count;
/*archdependent*/
unsignedintapic_timer_irqs;
}____cacheline_alignedirq_cpustat_t;
5）.中断共享
我们知道，多个中断源可以共享一个irq线。
Linux的实现方式是，每个中断源都有自己的
一个structirqaction，
irqaction结构的定义：
structirqaction{
irq_handler_thandler;
unsignedlongflags;
cpumask_tmask;
void*dev_id;
structirqaction*next;
intirq;
};
同一个irq可能有多个irqaction，组成一个链表。
structirq_desc中有个域：
这个链表就包含了所有共享该irq号的中断源（及其对应的handler等信息）。
当devicedriver
进行request_irq（）时，会为它生成一个irqaction，设置相应的值，然后挂载
irq_desc[<
irq>
].action队列中（是添加在链表的最后面）。
request_irq（irq,handler,irqflags,devname,dev_id）>
setup_irq（irq,irqaction）
flags有3个：
IRQF_SHARED:
共享中断号
IRQF_DISABLED:
就是旧时代的SA_INTERRUPT，设置了该标志，则执行ISR时关本地中断
IRQF_SAMPLE_RANDOM:
告诉内核，本中断源可以用作随机数生成器的熵池
只有满足以下条件，irq才可以在多个中断源之间共享：
a）.每个中断源都愿意共享irq：
request_irq时指定了IRQF_SHARED
b）.试图共享一个irq的中断源，具有相同的触发机制（都是leveltrigger，或者都是edge
trigger），并且具有相同的polarity（都是低电平有效，或者都是高电平有效）
下面是set_irq（）函数中判断old和new两个中断源是否可以share同一个irq号的代码：
/*
*Can'
tshareinterruptsunlessbothagreetoandare
*thesametype（level,edge,polarity）.Sobothflag
*fieldsmusthaveIRQF_SHAREDsetandthebitswhich
*setthetriggertypemustmatch.
*/
if（!
（（old->
flags&
new->
flags）&
IRQF_SHARED）||
（（old->
flags^new->
IRQF_TRIGGER_MASK））{
old_name=old->
name;
gotomismatch;
6）.中断处理（do_IRQ,__do_IRQ,generic_handle_irq,etc）-PartI:
__do_IRQ
__do_IRQ（）是genericirq引入之前的通用中断处理函数（除了IPI中断，其它所有中断/异常
都经过它），它由do_IRQ调用，并调用handle_IRQ_event（而handle_IRQ_event会调用各个
driver的ISR）。
在引入genericirq之后，__do_IRQ（）函数已基本不用了。
64位的X86系统上还可能使用
它（通过do_IRQ>
generic_handle_irq），32位的x86已经完全不用它了。
然而我们还是看一下__do_IRQ函数，因为道理是一样的：
__do_IRQ（）:
/*{{{*/
//首先给irq_desc[irq].lock加锁，以免别的CPU访问该desc结构
spin_lock（&
desc->
lock）;
//发送ACK给中断控制器
if（desc->
chip->
ack）
desc->
ack（irq）;
*REPLAYiswhenLinuxresendsanIRQthatwasdroppedearlier
*WAITINGisusedbyprobetomarkirqsthatarebeingtested
/*清除IRQ_REPLAY和IRQ_WAITING标志*/
status=desc->
status&
~（IRQ_REPLAY|IRQ_WAITING）;
/*设置IRQ_PENDING标志。
这个flag的意思是，已经ACK但尚未处理*/
status|=IRQ_PENDING;
/*we_want_tohandleit*/
*IftheIRQisdisabledforwhateverreason,wecannot
*usetheactionwehave.
/*如果IRQ被disable了，但是我们收到了中断，说明这是个spuriousinterrupt，
*有些有BUG的主板等硬件会干这种事
action=NULL;
/*只要IRQ_DISABLED或者IRQ_INPROGRESS被设置，我们就不handle该irq。
*
*对于IRQ_INPROGRESS被设置的情况，说明此irq号的另一个实例正运行在
*另一个CPU上，我们就不处理了，而是让_那个_CPU在运行完它的ISR时再检查
*一下IRQ_PENDING标志，那时候它会再去处理我们这里逃避的事情的
if（likely（!
（status&
（IRQ_DISABLED|IRQ_INPROGRESS））））{/*正常情况下2这都不被设置，
*那我们就设置desc->
status
action=desc->
action;
status&
=~IRQ_PENDING;
/*wecommittohandling,清除pending标志*/
status|=IRQ_INPROGRESS;
/*wearehandlingit，设置inprogress标志*/
status=status;
*IfthereisnoIRQhandleroritwasdisabled,exitearly.
*SincewesetPENDING,ifanotherprocessorishandling
*adifferentinstanceofthissameirq,theotherprocessor
*willtakecareofit.
if（unlikely（!
action））
gotoout;
*Edgetriggeredinterruptsneedtoremember
*pendingevents.
*Thisappliestoanyhwinterruptsthatallowasecond
*instanceofthesameirqtoarrivewhileweareindo_IRQ
*orinthehandler.Butthecodehere>
for（;
;
）{
irqreturn_taction_ret;
//真正的IRQ处理是handle_IRQ_event，我们先unlock
spin_unlock（&
action_ret=handle_IRQ_event（irq,action）;
//再lock，因为后面还要unlock
*在我们调用handle_IRQ_event时，如果同一个irq又在另一个CPU上
*来了一次，那个CPU会检测到IRQ_INPROGRESS标志，只设置了IRQ_PENDING
*标志便退出了。
这时我们就会检测到该标志，从而再处理第2次到来的irq
*注意！
IRQ_PENDING只是个逻辑标志，而不是一个counter！
所以，这种方式
*只能处理同一irq的两个实例！
如果发生了更多实例，第3个，第4个……就丢失了
//如果没有第2个需要处理，退出
（desc->
IRQ_PENDING）））
break;
//还有第2个需要处理，那么就清除IRQ_PENDING标志，表示我们已经答应要处理它了
/*}}}*/
7）.中断处理（do_IRQ,__do_IRQ,generic_handle_irq,etc）-PartII:
handle_IRQ_event
handle_IRQ_event（）依次调用irq_desc[irq]->
action链表上的每一个action。
它会先打开中断（如果request_irq时没有设置IRQF_DISABLED标志），然后一个个执行irqaction，
再禁用本地中断。
handle_IRQ_event:
irqreturn_thandle_IRQ_event（unsignedintirq,structirqaction*action）
{
irqreturn_tret,retval=IRQ_NONE;
unsignedintstatus=0;
handle_dynamic_tick（action）;
//如果指定了IRQF_DISABLED，就在关中断的情形下执行ISR
//否则的话，在开中断的情形下执行ISR
（action->
IRQF_DISABLED））
local_irq_enable_in_hardirq（）;
//该循环遍历irq_desc[irq]->
action链表，一个个调用其handler域
do{
ret=action->
handler（irq,action->
dev_id）;
if（ret==IRQ_HANDLED）
status|=action->
flags;
retval|=ret;
action=action->
next;
}while（action）;
if（status&
IRQF_SAMPLE_RANDOM）
add_interrupt_randomness（irq）;
local_irq_disable（）;
returnretval;
Linux有两种情况可能导致丢中断，都是在SMP下才会发生的：
a）.CPU1在处理irqN，结果又来了一个irqN在CPU2上执行，这时候该CPU2只设置
irq_desc[irq].status的IRQ_PENDING标志，以便CPU1去检查从而再执行一遍。
当如果CPU3又收到一次，也设置IRQ_PENDING标志，这时CPU2设置的信息会丢失。
补救办法：
无
b）.CPU1在处理器某IRQ之前，先发送ACK给PIC，结果这时候CPU2通过PIC禁用了该irq，
从而导致irq_desc[irq].status的IRQ_DISABLED标志被设置。
然后CPU1在正要处理
irq时发现对应的IRQ_DISABLED标志置位，于是退出。
这样就丢了一次中断。
在下一次enable_irq（）被调用时，检查是否存在的这样的丢失。
若然，
调用check_irq_resend（）重新generate一次中断。
注意，在__do_IRQ（）的一开始会清楚irq_desc[irq].status的IRQ_REPLAY
标志，这时为了防止对一次irq丢失「补救」多次。
8）.中断处理（do_IRQ,__do_IRQ,generic_handle_irq,etc）-PartIII:
GenericIRQ补丁
FIXME：
我记得genericirq补丁是ThomasGleixner和IngoMolnar在大约2.6.17时引入的，
当时支持i386、x86-64和arm三个体系结构。
genericirq层的引入，是为了剥离irqflow和irqchip过于紧密的耦合。
为driver程序员提供
通用的API来request/enable/disable/free中断，这样程序员不用知道任何底层的中断控制器细节。
8.1）它为driver程序员提供的highlevel的API：
request_irq（）
free_irq（）
disable_irq（）
enable_irq（）
disable_irq_nosync（）（SMP>
）
synchronize_irq（）（SMP>
set_irq_type（）
set_irq_wake（）
set_irq_data（）
set_irq_chip（）
set_irq_chip_data（）
8.2）它为irqflow提供了一组预定义了的方法：
handle_level_irq（）=>
针对leveltype的irqhandler
handle_edge_irq（）=>
针对edgetype的irqhandler
handle_simple_irq（）=>
针对Simpleandsoftware-decodedIRQS
//FIXME:
我猜测percpuirq不是IPI，而是某种x86没有的东西
handle_percpu_irq（）=>
针对per-cpulocalIRQs
handle_fasteoi_irq（）=>
针对transparentcontrollers，目前IO-APIC主要用它和edge
什么叫透明的中断控制器？
老子咋看不懂涅?
Irq的flowtype，genericirq有以下数种：
#defineIRQ_TYPE_NONE0x00000000/*Default,unspecifiedtype*/
#defineIRQ_TYPE_EDGE_RISING0x00000001/*Edgerisingtype*/
#defineIRQ_TYPE_EDGE_FALLING0x00000002/*Edgefallingtype*/
#defineIRQ_TYPE_EDGE_BOTH（IRQ_TYPE_EDGE_FALLING|IRQ_TYPE_EDGE_RISING）
#defineIRQ_TYPE_LEVEL_HIGH0x00000004/*Levelhightype*/
#defineIRQ_TYPE_LEVEL_LOW0x00000008/*Levellowtype*/
#defineIRQ_TYPE_SENSE_MASK0x0000000f/*Maskoftheabove*/
#defineIRQ_TYPE_PROBE0x00000010/*Probinginprogress*/
--没有看到simple类型和per-cpu类型，我估计这2者都是其他architectures上的。
这里把EDGE触发的irq又分成了
上升沿、下降沿和both，level触发的又分成了低电平有效和highactive。
这5个函数取代了原来的__do_IRQ，由do_IRQ直接调用:
handle_irq（irq,desc）;
而这个irq_desc[irq].handle_irq又是在哪里设置的呢？
不同的irqchip有不同的设置，现在让
我们看一下ioapic_chip上的irqs的设置：
staticvoidioapic_register_intr（intirq,unsignedlongtrigger）
/*如果不是edge触发的，就设置为handle_fasteoi_irq*//
if（trigger）{
irq_desc[irq].status|=IRQ_LEVEL;
set_irq_chip_and_handler_name（irq,&
ioapic_chip,
handle_fasteoi_irq,"
fasteoi"
）;
}else{
/*如果是edge触发的，就设置为handle_edge_irq*/
irq_desc[irq].status&
=~IRQ_LEVEL;
handle_edge_irq,"
edge"
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