Linux 2.6 中斷處理原理簡介

Linux 2.6 中斷處理原理簡介

中斷描述符表（Interrupt Descriptor Table，IDT）是一個(gè)系統(tǒng)表，它與每一個(gè)中斷或異常向量相聯(lián)系，每一個(gè)向量在表中存放的是相應(yīng)的中斷或異常處理程序的入口地址。內(nèi)核在允許中斷發(fā)生前，也就是在系統(tǒng)初始化時(shí)，必須把 IDT 表的初始化地址裝載到 idtr 寄存器中，初始化表中的每一項(xiàng)。

當(dāng)處于實(shí)模式下時(shí)，IDT 被初始化并由 BIOS 程序所使用。然而，一旦 Linux 開始接管，IDT 就被移到 ARM 的另一個(gè)區(qū)域，并進(jìn)行第二次初始化，因?yàn)?Linux 不使用任何 BIOS 程序，而使用自己專門的中斷服務(wù)程序（例程）（interrupt service routine，ISR）。中斷和異常處理程序很像常規(guī)的 C 函數(shù)

有三個(gè)主要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含了與 IRQ 相關(guān)的所有信息：hw_interrupt_type、irq_desc_t 和 irqaction，圖3 解釋了它們之間是如何關(guān)聯(lián)的。

圖 3：IRQ 結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系

在 X86 系統(tǒng)中，對(duì)于 8259A 和 I/O APIC 這兩種不同類型的中斷控制器，hw_interrupt_type 結(jié)構(gòu)體被賦予不同的值，具體區(qū)別參見表 2。

在中斷初始化階段，調(diào)用 hw_interrupt_type 類型的變量初始化 irq_desc_t 結(jié)構(gòu)中的 handle 成員。在早期的系統(tǒng)中使用級(jí)聯(lián)的8259A，所以將用 i8259A_irq_type 來進(jìn)行初始化，而對(duì)于SMP系統(tǒng)來說，要么以 ioapic_edge_type，或以 ioapic_level_type 來初始化 handle 變量。

對(duì)于每一個(gè)外設(shè)，要么以靜態(tài)（聲明為 static 類型的全局變量）或動(dòng)態(tài)（調(diào)用 request_irq 函數(shù)）的方式向 Linux 內(nèi)核注冊(cè)中斷處理程序。不管以何種方式注冊(cè)，都會(huì)聲明或分配一塊 irqaction 結(jié)構(gòu)（其中 handler 指向中斷服務(wù)程序），然后調(diào)用 setup_irq() 函數(shù)，將 irq_desc_t 和 irqaction 聯(lián)系起來。

當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，通過中斷描述符表 IDT 獲取中斷服務(wù)程序入口地址，對(duì)于 32≤ i ≤255（i≠128） 之間的中斷向量，將會(huì)執(zhí)行 push $i-256,jmp common_interrupt 指令。隨之將調(diào)用 do_IRQ() 函數(shù)，以中斷向量為 irq_desc[] 結(jié)構(gòu)的下標(biāo)，獲取 action 的指針，然后調(diào)用 handler 所指向的中斷服務(wù)程序。

從以上描述，我們不難看出整個(gè)中斷的流程，如圖 4 所示：

圖 4：X86中斷流
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