内核深度解析--中断

lmyyz

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        软件通过中断号识别中断，每个中断号唯一对应一个中断源。中断有以下4种类型。
        (1)软件生成的中断(Software Generated Interrupt,SGI):中断号0~15,通常用来实现处理器间中断(Inter-Procesor Interrupt,IPI)。这种中断是由软件写分发器的软件生成中断寄存器(GICD_SGIR)生成的。
        (2)私有外设中断(Private Peripheral Interrupt,PPI):中断号16~31。处理器私有的中断源，不同处理器的相同中断源没有关系，比如每个处理器的定时器。
        (3)共享外设中断(Shared Peripheral Interrupt,SPI):中断号32~1020。这种中断可以被中断控制器转发到多个处理器。
        (4)局部特定外设中断(Locality-specific Peripheral Interrupt,LPI):基于消息的中断。 GIC vI和GIC v2不支持LPI。
        中断可以是边沿触发(edge-triggered),也可以是电平触发(level-triggered)。边沿触发是在电压变化的一瞬间触发，电压由高到低变化触发的中断称为下降沿触发，电压由低到高变化触发的中断称为上升沿触发。电平触发是在高电压或低电压保持的时间内触发，低电压触发的中断称为低电平触发，高电压触发的中断称为高电平触发。

中断有以下4种状态。
(1)Inactive:中断源没有发送中断。

(2)Pending:中断源已经发送中断，等待处理器处理。

        (3)Active:处理器已经确认中断，正在处理。
        (4)Active and pending:处理器正在处理中断，相同的中断源又发送了一个中断。
        中断的状态转换过程如下。
        (1)Inactive->Pending:外围设备发送了中断。

(2)Pending->Active:处理器确认了中断。

(3)Active->Inactive:处理器处理完中断。

        对于中断控制器的每个中断源，向中断域添加硬件中断号到Linux中断号的映射时，内核分配一个Linux中断号和一个中断描述符irg_desc，中断描述符有两个层次的中断处理函数。
        (1)第一层处理函数是中断描述符的成员handle_irq()。
        (2)第二层处理函数是设备驱动程序注册的处理函数。中断描述符有一个中断处理链表(irq_desc.action)，每个中断处理描述符(irq_action)保存设备驱动程序注册的处理函数。因为多个设备可以共享同一个硬件中断号，所以中断处理链表可能挂载多个中断处理描述符。

        怎么存储Linux中断号到中断描述符的映射关系？有两种实现方式。
        (1)如果中断编号是稀疏的(即不连续)，那么使用基数树(radix tree)存储。需要开启配置宏CONFIG SPARSE IRQ。
        (2)如果中断编号是连续的，那么使用数组存储。

kernel/irq/irqdesc.C 
#ifdef CONFIG_SPARSE_IRQ
static RADIX_TREE(irg_desc_tree, GFP_KERNEL); 

#else 
struct irq_desc	irq_desc[NR_IRQS] __cacheline_aligned_in_smp = { 
		[0. ...NR_IRQS-1] = { 
			 .handle_irq  = handle bad irq, 
			 .depth       = 1, 
			 .lock  	  = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED(irq_desc->lock), 
		}
};
#endif

ARM64架构默认开启配置宏CONFIG_SPARSE_iRQ，使用基数树存储。

heleijunjie72

很基础底层的知识，以前了解了一部分，现在再看到这方面的资料，很亲切，很好的资料

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