淺談Linux中斷處理(一)

注: 先做個引子，留給自己看，這一系列後續會繼續完善。本篇下面內容為轉載內容。

 

    在linux核心裡，如果驅動在申請註冊中斷的時候沒有特別的指定，do_irq在做中斷響應的時候，是開啟中斷的，如果在驅動的中斷處理函數正在執行的過程中，出現同一裝置的中斷或者不同裝置的中斷，這時候新的中斷會被立即處理，還是被pending，等當前中斷處理完成後，再做處理。
在2.4和2.6核心裡，關於這一塊是否有什麼不同。

    一般申請中斷的時候都允許開中斷，即不使用SA_INTERRUPT標誌。如果允許共用則加上 SA_SHIRQ，如果可以為核心熵池提供熵值（譬如你寫的驅動是ide之類的驅動），則再加上 SA_SAMPLE_RANDOM標誌。這是普通的插斷要求過程。對於這種一般情況，只要發生中斷，就可以搶佔核心，即使核心正在執行其他中斷函數。這裡有兩點說明：

    一是因為linux不支援 中斷優先順序，因此任何中斷都可以搶佔其他中斷，但是同種類型的中斷（即定義使用同一個 中斷線的中斷）不會發生搶佔，他們會在執行本類型中斷的時候依次被調用執行。

    二是所謂 “只要發生中斷，就可以搶佔核心”這句是有一定限制的，因為當中斷髮生的時候系統由中斷門 進入時自動關中斷（對於x86平台就是將eflags寄存器的if位置為0），只有當中斷函數被執行 （handle_IRQ_event）的過程中開中斷之後才能有搶佔。 對於同種類型的中斷，由於其使用同樣的idt表項，通過其狀態標誌（IRQ_PENDING和 IRQ_INPROGRESS）可以防止同種類型的中斷函數執行（注意：是防止handle_IRQ_event被重入， 而不是防止do_IRQ函數被重入），對於不同的中斷，則可以自由的嵌套。

    因此，所謂中斷嵌套， 對於不同的中斷是可以自由嵌套的，而對於同種類型的中斷，是不可以嵌套執行的。
以下簡單解釋一下如何利用狀態標誌來防止同種類型中斷的重入：
    當某種類型的中斷第一次發生時，首先其idt表項的狀態位上被賦予IRQ_PENDING標誌，表示有待處理。 然後將中斷處理函數action置為null，然後由於其狀態沒有IRQ_INPROGRESS標誌（第一次），故將其狀態置上IRQ_INPROGRESS並去處IRQ_PENDING標誌，同時將action賦予相應的中斷處理函數指標（這裡是一個重點，linux很巧妙的用法，隨後說明）。這樣，後面就可以順利執行handle_IRQ_event進行中斷處理，當在handle_IRQ_event中開中斷後，如果有同種類型的中斷髮生，則再次進入do_IRQ函數，然後其狀態位上加上IRQ_PENDING標誌，但是由於前一次中斷處理中加上的IRQ_INPROGRESS沒有被清除，因此這裡無法清除IRQ_PENDING標誌，因此action還是為null，這樣就無法再次執行handle_IRQ_event函數。從而退出本次中斷處理，返回上一次的中斷處理函數中，即繼續執行handle_IRQ_event函數。當handle_IRQ_event返回時檢查IRQ_PENDING標誌，發現存在這個標誌，說明handle_IRQ_event執行過程中被中斷過，存在未處理的同類中斷，因此再次迴圈執行handle_IRQ_event函數。直到不存在IRQ_PENDING標誌為止。

    2.4和2.6的差別，就我來看，主要是在2.6中一進入do_IRQ，多了一個關閉核心搶佔的動作，同時在處理中多了一種對IRQ_PER_CPU類型的中斷的處理，其他沒有什麼太大的改變。這類IRQ_PER_CPU的中斷主要用在smp環境下將中斷綁定在某一個指定的cpu上。例如arch/ppc/syslib/open_pic.c中的openpic_init中初始化ipi中斷的時候。

 

關於do_IRQ可能會丟失插斷要求:
    do_IRQ函數是通過在執行完handle_IRQ_event函數之後判斷status是否被設定了IRQ_PENDING標誌來判斷是否還有沒有被處理的同一通道的插斷要求。 但是這種方法只能判斷是否有，而不能知道有多少個未處理的統一通道插斷要求。也就是說，假如在第一個插斷要求執行handle_IRQ_event函數的過程中來了同一通道的兩個或更多插斷要求，而這些中斷不會再來，那麼僅僅通過判斷status是否設定了IRQ_PENDING標誌不知道到底有多少個未處理的中斷，handle_IRQ_event只會被再執行一次。
這算不算是個bug呢？ 不算，只要知道有中斷沒有處理就OK了，知道1個和知道N個，本質上都是一樣的。作為外設，應當能夠處理自己中斷未被處理的情況。

 

 

原文出處:

http://www.linuxforum.net/forum/printthread.php?Cat=&Board=linuxK&main=550260&type=thread

資源連結:http://blog.csdn.net/normalnotebook

    一般申請中斷的時候都允許開中斷，即不使用SA_INTERRUPT標誌。如果允許共用則加上 SA_SHIRQ，如果可以為核心熵池提供熵值（譬如你寫的驅動是ide之類的驅動），則再加上 SA_SAMPLE_RANDOM標誌。這是普通的插斷要求過程。對於這種一般情況，只要發生中斷，就可以搶佔核心，即使核心正在執行其他中斷函數。這裡有兩點說明：

    一是因為linux不支援 中斷優先順序，因此任何中斷都可以搶佔其他中斷，但是同種類型的中斷（即定義使用同一個 中斷線的中斷）不會發生搶佔，他們會在執行本類型中斷的時候依次被調用執行。

    二是所謂 “只要發生中斷，就可以搶佔核心”這句是有一定限制的，因為當中斷髮生的時候系統由中斷門 進入時自動關中斷（對於x86平台就是將eflags寄存器的if位置為0），只有當中斷函數被執行 （handle_IRQ_event）的過程中開中斷之後才能有搶佔。 對於同種類型的中斷，由於其使用同樣的idt表項，通過其狀態標誌（IRQ_PENDING和 IRQ_INPROGRESS）可以防止同種類型的中斷函數執行（注意：是防止handle_IRQ_event被重入， 而不是防止do_IRQ函數被重入），對於不同的中斷，則可以自由的嵌套。

    因此，所謂中斷嵌套， 對於不同的中斷是可以自由嵌套的，而對於同種類型的中斷，是不可以嵌套執行的。
以下簡單解釋一下如何利用狀態標誌來防止同種類型中斷的重入：
    當某種類型的中斷第一次發生時，首先其idt表項的狀態位上被賦予IRQ_PENDING標誌，表示有待處理。 然後將中斷處理函數action置為null，然後由於其狀態沒有IRQ_INPROGRESS標誌（第一次），故將其狀態置上IRQ_INPROGRESS並去處IRQ_PENDING標誌，同時將action賦予相應的中斷處理函數指標（這裡是一個重點，linux很巧妙的用法，隨後說明）。這樣，後面就可以順利執行handle_IRQ_event進行中斷處理，當在handle_IRQ_event中開中斷後，如果有同種類型的中斷髮生，則再次進入do_IRQ函數，然後其狀態位上加上IRQ_PENDING標誌，但是由於前一次中斷處理中加上的IRQ_INPROGRESS沒有被清除，因此這裡無法清除IRQ_PENDING標誌，因此action還是為null，這樣就無法再次執行handle_IRQ_event函數。從而退出本次中斷處理，返回上一次的中斷處理函數中，即繼續執行handle_IRQ_event函數。當handle_IRQ_event返回時檢查IRQ_PENDING標誌，發現存在這個標誌，說明handle_IRQ_event執行過程中被中斷過，存在未處理的同類中斷，因此再次迴圈執行handle_IRQ_event函數。直到不存在IRQ_PENDING標誌為止。

    2.4和2.6的差別，就我來看，主要是在2.6中一進入do_IRQ，多了一個關閉核心搶佔的動作，同時在處理中多了一種對IRQ_PER_CPU類型的中斷的處理，其他沒有什麼太大的改變。這類IRQ_PER_CPU的中斷主要用在smp環境下將中斷綁定在某一個指定的cpu上。例如arch/ppc/syslib/open_pic.c中的openpic_init中初始化ipi中斷的時候。

 

關於do_IRQ可能會丟失插斷要求:
    do_IRQ函數是通過在執行完handle_IRQ_event函數之後判斷status是否被設定了IRQ_PENDING標誌來判斷是否還有沒有被處理的同一通道的插斷要求。 但是這種方法只能判斷是否有，而不能知道有多少個未處理的統一通道插斷要求。也就是說，假如在第一個插斷要求執行handle_IRQ_event函數的過程中來了同一通道的兩個或更多插斷要求，而這些中斷不會再來，那麼僅僅通過判斷status是否設定了IRQ_PENDING標誌不知道到底有多少個未處理的中斷，handle_IRQ_event只會被再執行一次。
這算不算是個bug呢？ 不算，只要知道有中斷沒有處理就OK了，知道1個和知道N個，本質上都是一樣的。作為外設，應當能夠處理自己中斷未被處理的情況。