内核中断处理

Posted 2020-08-21 yuxi_o

中断取代了轮询的通知方式，DMA取代了轮询的读写数据方式。

分类
软件指令造成的中断（又叫异常，同步中断）。    svc, und, abt
硬件通过中断请求信号造成的中断（异步中断）。  irq,fiq

向量中断和非向量中断
采用向量中断的CPU通常为不同的中断分配不同的中断号，当检测到某中断号的中断到来后，就自动跳转到与该中断号对应的地址执行。不同中断号的中断有不同的入口地址。非向量中断的多个中断共享一个入口地址，进入该入口地址后再通过软件判断中断标志来识别具体是哪个中断。
向量中断由硬件提供中断服务程序的入口地址，非向量中断由软件提供向量中断服务程序入口地址。


中断的特点
1）中断随机的。
2）中断是可恢复的。
3）中断是自动进行处理的。

linux中断分为顶半部和底半部两部分。
顶半部中断不可嵌套，中断被禁止。代码尽量短，处理重要事情，在中断处理函数asm_do_irq()中完成。
底半部中断处理，可嵌套，有三种处理方式：
1）SOFTIRQ (需重新编译内核，不推荐）。
2）TASKLET小任务（中断上下文），不能睡眠。
3）workqueue工作队列（进程上下文，可休眠）。

中断处理函数以共享方式注册时，要设置设备id，否则设备注册不成功。
独享方式时，设备id为NULL。

共享中断返回IRQ_NONE, IRQ_HANDLED.
do_irq()(x86)  <====> asm_do_irq() (arm)

中断顶半部函数，禁止中断，不可嵌套（通过request_irq()申请）
中断处理函数是被硬件请求执行的内核代码，所以它属于中断上下文。
在中断上下文中绝对不允许出现睡眠或者可能睡眠的代码，否则会死机。
睡眠代码：ssleep(), msleep()。
可能造成睡眠的代码：
kmalloc(2048, GFP_KERNEL);  //内存不足时可能睡眠，不能用于中断中。
kmalloc(2048, GFP_ATOMIC);  //内存不足时不睡眠，直接返回错误码，可以用在中断中。
copy_to_user(),copy_from_user(); //可能睡眠，不允许用在中断中。

使能中断只能enable_irq().
禁止中断disable_irq(), 中断内调用disbale_irq_nosync()。

tasklet在linux/interrupt.h中定义，属中断上下文，不能访问0-3G空间，不能用copy_to_user()函数。

工作队列属进程上下文，其执行晚于中断处理函数和tasklet，可休眠。
工作队列workqueue被进程[events/0] PID=5调用。  0为CPU编号