超强的Linux中断分析Word格式.docx

1、 #endif #if defined（CONFIG_GENERIC_PENDING_IRQ） | defined（CONFIG_IRQBALANCE） cpumask_t pending_mask; #ifdef CONFIG_PROC_FS struct proc_dir_entry *dir; const char *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） struct irq_desc irq_descNR_IRQS _cacheline_align

2、ed = 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struct hw_interrupt_type，对于i8259A来说，这个结构是i8259

3、A_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

4、体系的: vic_chip 其它目的的： no_irq_chip, dummy_irq_chip4） irq_statNR_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。 typedef struct unsigned int _softirq_pending; uns

5、igned long idle_timestamp; unsigned int _nmi_count; /* arch dependent */ unsigned int apic_timer_irqs; _cacheline_aligned irq_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struct irqaction， irqaction结构的定义： struct irqaction irq_handler_t handler; unsigned long flags; cpumask_t mas

6、k; void *dev_id; struct irqaction *next; int irq; ; 同一个irq可能有多个irqaction，组成一个链表。 struct irq_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device driver 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.action队列中（是添加在链表的最后面）。 request_irq（irq, handler, irqflags, devname, dev_id） setup_irq（ir

7、q, 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level trigger，或者都是edge trigger），并且具有相同的polarity（都是低电平有

8、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： /* * Cant share interrupts unless both agree to and are * the same type （level, edge, polarity）. So both flag * fields must have IRQF_SHARED set and the bits which * set the trigger type must match. */ if （!（old-flags & new-flags） & IRQF

9、_SHARED） | （old-flags new- IRQF_TRIGGER_MASK） old_name = old-name; goto mismatch;6）. 中断处理（do_IRQ, _do_IRQ, generic_handle_irq, etc） - Part I: _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（）

10、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_descirq.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）; * REPLAY is when Linux resends an IRQ that was dropped earlier * WAITING

11、is used by probe to mark irqs that are being tested /*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_ to handle it */ * If the IRQ is disabled for whatever reason, we cannot * use the actio

12、n we have. /*如果IRQ被disable了，但是我们收到了中断，说明这是个spurious interrupt， * 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 &

13、（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; /* we commit to handling,清除pending标志 */ status |= IRQ_INPROGRESS; /* we are handling it ，设置inprogress标志*/status = status; * If there is no IRQ handler or it was disabled, exit early. * Sin

14、ce we set PENDING, if another processor is handling * a different instance of this same irq, the other processor * will take care of it. if （unlikely（!action） goto out; * Edge triggered interrupts need to remember * pending events. * This applies to any hw interrupts that allow a second * instance o

15、f the same irq to arrive while we are in do_IRQ * or in the handler. But the code herefor （;） irqreturn_t action_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_INPR

16、OGRESS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） - Part II: ha

17、ndle_IRQ_event handle_IRQ_event（）依次调用irq_descirq-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_t handle_IRQ_event（unsigned int irq, struct irqaction *action） irqreturn_t ret, retval = IRQ_NONE; unsigned int status = 0; handle_d

18、ynamic_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_descirq-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;

19、 while （action）; if （status & IRQF_SAMPLE_RANDOM） add_interrupt_randomness（irq）; local_irq_disable（）; return retval; 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irq N，结果又来了一个irq N在CPU2上执行，这时候该CPU2只设置 irq_descirq.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

20、：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_descirq.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_descirq.status的IRQ_REPLAY 标志，这时为了防止对一次irq丢失补救多次。8

21、）. 中断处理（do_IRQ, _do_IRQ, generic_handle_irq, etc） - Part III: Generic IRQ补丁 FIXME：我记得generic irq补丁是Thomas Gleixner和Ingo Molnar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。 generic irq层的引入，是为了剥离irq flow和irq chip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

22、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irq flow提供了一组预定义了的方法： handle_level_irq（） = 针对level type的irq handler handle_edge_irq（） = 针对e

23、dge type的irq handler handle_simple_irq（） = 针对Simple and software-decoded IRQS /FIXME: 我猜测percpu irq不是IPI，而是某种x86没有的东西 handle_percpu_irq（） = 针对per-cpu local IRQs handle_fasteoi_irq（） = 针对transparent controllers， 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flow type， generic irq有以下数种： #define IRQ_TYPE_

24、NONE 0x00000000 /* Default, unspecified type */ #define IRQ_TYPE_EDGE_RISING 0x00000001 /* Edge rising type */ #define IRQ_TYPE_EDGE_FALLING 0x00000002 /* Edge falling type */ #define IRQ_TYPE_EDGE_BOTH （IRQ_TYPE_EDGE_FALLING | IRQ_TYPE_EDGE_RISING） #define IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0x00000004 /* Level hi

25、gh type */ #define IRQ_TYPE_LEVEL_LOW 0x00000008 /* Level low type */ #define IRQ_TYPE_SENSE_MASK 0x0000000f /* Mask of the above */ #define IRQ_TYPE_PROBE 0x00000010 /* Probing in progress */-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high act

26、ive。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_descirq.handle_irq又是在哪里设置的呢？ 不同的irq chip有不同的设置，现在让我们看一下ioapic_chip上的irqs的设置： static void ioapic_register_intr（int irq, unsigned long trigger） /* 如果不是edge触发的，就设置为handle_fasteoi_irq */ if （trigger） irq_descirq.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_descirq.status &= IRQ_LEVEL; handle_edge_irq, edge