linux中断处理 ============== 注册中断 ----------- 中断函数注册接口 :: int request_threaded_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, irq_handler_t thread_fn, unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id) ============= ========================================================================================== 参数 说明 ------------- ------------------------------------------------------------------------------------------ irq IRQ软中断号 hanlder 中断发生时优先执行handler,如果此参数为NULL且thread_fn不为空，系统执行默认的handler thread_fn 中断线程化的处理程序，如果不为空会创建一个内核线程。handler和thread_fn不能同时为空 irqflags 中断标志位 devname 中断名称 dev_id 传递给中断处理程序的参数 ============= ========================================================================================== :: request_threaded_irq(irq, handler, thread_fn, irqflags，devname, dev_id) | //对于共享中断，通常通过dev_id来查询寄存器，确定哪个外设产生的中断 |--if (((irqflags & IRQF_SHARED) && !dev_id) || | (!(irqflags & IRQF_SHARED) && (irqflags & IRQF_COND_SUSPEND)) || | ((irqflags & IRQF_NO_SUSPEND) && (irqflags & IRQF_COND_SUSPEND))) | return -EINVAL; |--desc = irq_to_desc(irq); | //判断是否设置_IRQ_NOREQUEST标志，它是系统预留的 | //_IRQ_PER_CPU_DEVID标志是per cpu中断，需要用request_percpu_irq()函数注册中断 |--if (!irq_settings_can_request(desc) || | WARN_ON(irq_settings_is_per_cpu_devid(desc))) | return -EINVAL; | //primary handler和thread_fn不能同时为NULL，primary handler为NULL， | //则采用默认的irq_default_primary_handler |--if (!handler) | if (!thread_fn) | return -EINVAL; | handler = irq_default_primary_handler; | //分配并初始化irqaction |--action = kzalloc(sizeof(struct irqaction), GFP_KERNEL) | action->handler = handler;//初始化primary handler | action->thread_fn = thread_fn;//初始化线程中断处理函数 | action->flags = irqflags; | action->name = devname; | action->dev_id = dev_id; | //使能irq chip供电 |--irq_chip_pm_get(&desc->irq_data) | //注册irqaction到irq_desc |--__setup_irq(irq, desc, action) __setup_irq承担了主要的注册工作 - __setup_irq :: __setup_irq(unsigned int irq, struct irq_desc *desc, struct irqaction *new) |--new->irq = irq; | //设置触发类型，它在irq_create_fwspec_mapping创建软硬中断映射时初始化 |--if (!(new->flags & IRQF_TRIGGER_MASK)) | new->flags |= irqd_get_trigger_type(&desc->irq_data); |--nested = irq_settings_is_nested_thread(desc); | //如果支持中断嵌套，thread_fn不能为NULL, primary handler为空默认设为irq_nested_primary_handler | if (nested) | new->handler = irq_nested_primary_handler; | else | //判断是否支持中断线程化,如果支持则强制中断线程化 | if (irq_settings_can_thread(desc)) | irq_setup_forced_threading(new); | //>>>>>>对没有嵌套的中断线程处理函数创建内核线程 |--if (new->thread_fn && !nested) | setup_irq_thread(new, irq, false); | if (new->secondary) | setup_irq_thread(new->secondary, irq, true); | //IRQCHIP_ONESHOT_SAFE表示中断控制器不支持中断嵌套(中断控制器支持ONESHOT)？ |--if (desc->irq_data.chip->flags & IRQCHIP_ONESHOT_SAFE) | new->flags &= ~IRQF_ONESHOT; | //request irq chip resource |--if (!desc->action) | irq_request_resources(desc); | //>>>>>共享中断的处理 | //old非null，表示irq_desc已经注册了中断，代表共享中断 |--old_ptr = &desc->action; | old = *old_ptr; | if (old) | //NMI中断不支持共享？ | if (desc->istate & IRQS_NMI) | ret = -EINVAL; | goto out_unlock; | //非共享中断、触发类型不一致、IRQF_ONESHOT标志不一致为不匹配情况 | if (!((old->flags & new->flags) & IRQF_SHARED) || | (oldtype != (new->flags & IRQF_TRIGGER_MASK)) || | ((old->flags ^ new->flags) & IRQF_ONESHOT)) | goto mismatch; | //old_ptr循环移动指向irq_desc的irqaction链表的最后一个元素的next,thread_mask记录共享中断irqaction | do { | thread_mask |= old->thread_mask; | old_ptr = &old->next; | old = *old_ptr; | } while (old); | shared = 1;//表示一个共享中断 | |--if (new->flags & IRQF_ONESHOT) | new->thread_mask = 1UL << ffz(thread_mask); | // primary handler为NULL，又不支持ONESHOT的控制器，对于电平触发的中断会引发中断风暴 | else if (new->handler == irq_default_primary_handler && | !(desc->irq_data.chip->flags & IRQCHIP_ONESHOT_SAFE)) | ret = -EINVAL; | goto out_unlock; | //>>>>>>非共享中断的处理 |--if (!shared) | init_waitqueue_head(&desc->wait_for_threads); | __irq_set_trigger(desc,new->flags & IRQF_TRIGGER_MASK); | irq_activate(desc); | 清/设desc->istate标志，清/设&desc->irq_data标志 | if (irq_settings_can_autoenable(desc)) | irq_startup(desc, IRQ_RESEND, IRQ_START_COND); | //将新的irqaction连入irq_desc的irqaction链表 |--*old_ptr = new; | //Check whether we disabled the irq via the spurious handler | //before. Reenable it and give it another chance.？ |--if (shared && (desc->istate & IRQS_SPURIOUS_DISABLED)) | desc->istate &= ~IRQS_SPURIOUS_DISABLED; | __enable_irq(desc); |--irq_setup_timings(desc, new); |--if (new->thread) | wake_up_process(new->thread); |--if (new->secondary) | wake_up_process(new->secondary->thread); |--register_irq_proc(irq, desc); |--register_handler_proc(irq, new); __setup_irq会处理共享中断和非共享中断，最终会将irqaction链入irq_desc的irqaction链表完成注册。对于中断线程化会创建线程并会将其加入就绪队列。 1. irq_setup_forced_threading：如果没有设置_IRQ_NOTHREAD标志，则说明可以被中断线程化，则irq_setup_forced_threading执行强制中断线程化，它通过new->thread_fn = new->handler 将主中断处理函数赋值给中断线程函数，后面会通过setup_irq_thread来创建线程专门执行主处理函数，实现了中断处理的线程化 2. setup_irq_thread：会通过kthread_create创建内核线程，调度策略SCHED_FIFO，优先级50，对于中断线程化的情况，则主处理函数线程会"irq/中断号-中断名"为线程名，原有的线程处理函数线程会以"irq/中断号-s-中断名"; 对于非中断线程化的情况，则只会为线程处理函数线程创建名为"irq/中断号-中断名"的线程。同时会设置中断亲和标志IRQTF_AFFINITY？ 3. 对于共享中断的处理：如果irq_desc上已经有irq_action，而本次又要链接新的irq_action，则说明为一个共享中断，共享中断需要检查不匹配的情况，在最后会将old_ptr循环移动指向irq_desc的irqaction链表的最后一个元素的next，old指向*old_ptr，同时thread_mask每个bit代表一个irqaction,记录了所有的共享中断，当desc->thread_active等于0，才能算中断处理完成。 4. new->handler == irq_default_primary_handler && !(desc->irq_data.chip->flags & IRQCHIP_ONESHOT_SAFE))：primary handler为irq_default_primary_handler ，说明请求时为NULL，有一种情况，如msi中断，中断控制器本身支持ONESHOT，则会设置IRQCHIP_ONESHOT_SAFE，没有设置IRQCHIP_ONESHOT_SAFE，说明中断控制器不支持ONESHOT，但是对于电平触发的中断，如果不设置primary handler，控制器又不支持ONESHOT，就会引发中断风暴，因此此情况下一定要设置primary handler 5. 非共享中断的处理：初始化desc->wait_for_threads等待队列？设置触发类型？清/设desc->istate标志，清/设&desc->irq_data标志 6. \*old_ptr = new：将新的irqaction连入irq_desc的irqaction链表 7. wake_up_process：唤醒中断线程 中断处理 ----------- gic_handle_irq ^^^^^^^^^^^^^^^ :: static void __exception_irq_entry gic_handle_irq(struct pt_regs *regs) |--struct gic_chip_data *gic = &gic_data[0]; |--void __iomem *cpu_base = gic_data_cpu_base(gic); |--do { //读取GIC的GICC_IAR寄存器，读取行为本身是对中断的ack irqstat = readl_relaxed(cpu_base + GIC_CPU_INTACK); //获取发生中断的硬中断号 irqnr = irqstat & GICC_IAR_INT_ID_MASK; if (unlikely(irqnr >= 1020)) break; //写入GICC_EOIR寄存器，通知CPU interface中断处理完成 if (static_branch_likely(&supports_deactivate_key)) writel_relaxed(irqstat, cpu_base + GIC_CPU_EOI); isb(); //对SGI私有中断的处理 if (irqnr <= 15) smp_rmb(); this_cpu_write(sgi_intid, irqstat); handle_domain_irq(gic->domain, irqnr, regs); } while (1); generic_handle_irq在__gic_init_bases函数中被设置为默认的中断处理函数，在前面的文章中已经解释过了 1. 读GIC的GICC_IAR寄存器，读取行为本身是对中断的ack，会让中断从pending状态进入到active状态 2. 写入GICC_EOIR寄存器，通知CPU interface中断处理完成，让中断从active状态进入到inactive状态 3. handle_domain_irq: 对于gic中断控制器会执行gic_of_init初始化，它会创建并注册irq_domain.第一个参数gic->domain就是gic初始化时创建的，它代表了中断控制器。。irqnr为硬中断号，通过硬 中断号可以知道软中断号，然后以软中断号为索引可以获取到irq_desc，进一步获取到irq_data并获取到irqaction进行处理 handle_domain_irq ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ :: handle_domain_irq(struct irq_domain *domain,unsigned int hwirq, struct pt_regs *regs) |--__handle_domain_irq(domain, hwirq, true, regs); |--unsigned int irq = hwirq; |--irq_enter(); | //以硬中断号为索引软中断号返回给irq |--irq = irq_find_mapping(domain, hwirq); |--generic_handle_irq(irq); |--irq_exit(); 1. irq_enter: 显式的告诉linux内核现在进入中断上下文，主要通过增加preempt.count的HARDIRQ域计数值来实现 2. irq_find_mapping: 以硬中断号为索引找到软中断号,这里irq_domain会维护软硬件中断号的映射关系 3. generic_handle_irq: 为通用中断处理的主函数 4. irq_exit：irq_enter对应，退出中断上下文 generic_handle_irq ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ :: int generic_handle_irq(unsigned int irq) |--struct irq_desc *desc = irq_to_desc(irq); |--generic_handle_irq_desc(desc); |--desc->handle_irq(desc) |--handle_fasteoi_irq（desc） |--handle_irq_event(desc); |--__handle_irq_event_percpu(desc, &flags); |--for_each_action_of_desc(desc, action) | //标记中断被强制线程化 |--if (irq_settings_can_thread(desc) && | !(action->flags & (IRQF_NO_THREAD | IRQF_PERCPU | IRQF_ONESHOT))) | lockdep_hardirq_threaded(); |--res = action->handler(irq, action->dev_id); |--switch (res) //primary handler处理完毕，需要唤醒中断线程 case IRQ_WAKE_THREAD: __irq_wake_thread(desc, action); //无中断线程 case IRQ_HANDLED: *flags |= action->flags; 1. handle_arch_irq可以理解为中断从底层处理进入顶层处理的入口，而desc->handle_irq为中断的回调。最终会调用action->handler，此处为驱动程序中注册的中断处理函数 2. action->handler函数如果返回的是IRQ_WAKE_THREAD则唤醒中断线程执行，中断线程在注册中断时创建，如果返回IRQ_HANDLED则表示没有中断线程 .. note:: request_threaded_irq会将参数hanlder传递给action->handler，如果此函数为空，将采用默认的irq_default_primary_hanlder。