中断和中断处理程序

中断机制：变内核主动为硬件主动。

中断

中断使得硬件得以与处理器进行通信。中断本质上是一种特殊的电信号，由硬件设备发向处理器。处理器接受到中断后，会马上向操作系统反映此信号的到来，然后就由OS负责处理这些新到来的数据。硬件设备声称中断的时候不考虑与处理器同步，因为中断在任何时候都会发生。

不同的中断对应不同的中断号， 每个中断都有唯一的数字标识。这些中断值通常被称为中断请求线。

异常

异常与中断不同，异常与系统时钟同步，也称为同步中断。为什么要提及异常，因为许多处理器在处理异常时候的方法与处理中断时候是很类似的。

中断处理程序

在响应一个中断的时候，内核会执行一个函数，这个函数就是中断处理程序。这个程序是与中断相联系的，一个设备可以有多个中断，一个中断对应一个处理程序。中断处理函数与普通C函数几乎没有区别，只不过这些函数都要按照特定的类声明。中断处理程序于其他内核函数的真正区别在于：中断处理程序是被内核调用来响应中断，而他们运行于我们称之为中断上下文中。

上半部与下半部的对比

既想让程序运行的快，又想让程序完成很多事情，鉴于这2个目的之间存在不可调和的矛盾，我们把中断分为上半部和下半部。上半部，接收到一个中断，它就立即执行，但只作有严格时限的工作，例如对接收的中断进行应答或复位硬件，这些工作都是在所有中断被禁止的情况下完成的。能够允许稍后执行的工作都留在下半部分执行。

注册中断处理程序

int request_irq(unsigned int irq, irqreturn_t(*handler)(int, void *, struct pt_regs *),

                unsigned long irqflags, const char * devname, void *dev_id)

第一个参数irq，表示要分配的中断号。

第二个参数handler是一个指针，指向处理这个中断的实际中断处理程序。

第三个参数irqflag， 可以为0， 也可以是下面中的一个

SA_INTERRUPT: 表明给的的中断为快速中断处理程序。这个标记在现在表示快速中断成立在禁止所有中断下运行。而没有这个标记下，只是禁止当前中断线。

SA_SAMPLE_RANDOM: 此标志表明这个设备产生的中断对内核熵池有贡献。

SA_SHIRQ: 表示可以在多个中断处理程序之间共享中断线。

第四个参数devname是与中断相关的设备的ASCII文本表示法。

第五个参数dev_id主要用于共享中断线。当一个中断处理程序需要释放时，dev_id将提供唯一的标志信息，以便从共享中断线的许多中断处理程序中找出要释放的。

request_irq()成功执行会返回0， 这个函数可能会睡眠， 所以，不能在中断上下文或者其他不允许阻塞的代码中调用该函数。

释放中断处理程序

在卸载驱动时候，需要注销相应的中断处理程序，并释放中断线。可以调用void *free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)来释放中断线。

编写中断处理程序

static irqreturn_t intr_handler(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)

第一个参数已经没有用了。

第二个参数dev_id是一个通用指针，它在与中断处理程序注册时传递给request_irq()的参数dev_id必须一致。

第三个参数，调试时候才用到，现在已经用的很少了。

当中断处理程序检测到一个中断，但该中断对应的设备并不是在注册处理函数期间指定的产生源时，返回IRQ_NONE；当中断处理函数正确调用，并且确实是所对应的设备产生了中断，返回IRQ_HANDLED。

中断处理程序一般都标记为static,因为它从来不会被别的文件中的代码直接调用。

重入和中断处理程序

linux中断无须重入，当一个给定的中断处理程序正在执行时，相应的中断线在所有处理器上都会被屏蔽。

共享的中断处理程序

共享处理程序与非共享处理程序有3点不同

1 request_irq()必须把flags设置成SA_SHIRQ。

2 dev_id 必须唯一。

3 中断处理程序必须能够区分他的硬件设备是否真的产生中断。（软件硬件都要支持）

中断上下文

进程上下文是一种内核所处的操作模式，此时内核代表进程执行。中断处理程序打断了其他代码，所以必须尽可能的迅速，简洁。为了减轻对内存的压力，因为系统中每个进程原先都需要两页不可换出的内核内存，为了应对栈大小的减少，中断处理程序用有了自己的栈，每个处理器1个，大小为1页，这个就是中断栈。

中断处理机制的实现

中断处理机制的实现特别依赖于体系结构，在内核中，中断的旅程开始于预定义入口点，这类似于系统调用通过预定义的异常句柄进入内核。对于每条中断线，处理器都会跳到对应的一个唯一的位置。然后内核调用函数do_IRQ()。

unsigned int do_IRQ(struct pt_regs regs)

中断控制

禁止中断可以禁止内核抢占，然而，不管是禁止中断还是禁止内核抢占。获取这些锁的同时也伴随着禁止本地中断。锁提供保护机制，防止来自其他处理器的并发访问，而禁止中断提供保护机制，则是防止来自其他中断处理程序的并发访问。

local_irq_disable()  禁止本地中断传递

local_irq_enable()   激活本地中断传递

local_irq_save()     保存本地中断传递的当前状态，然后禁止本地中断传递。

local_irq_restore()  恢复本地中断传递到给定的状态。

disable_irq()        禁止给定中断线，并确保该函数返回之前在该中断线上没有处理程序在运行。

disable_irq_nosync() 禁止给定中断线

enable_irq()         激活给定中断线

irqs_disabled()      如果本地中断传递被禁止，则返回非0，否则返回0。

in_interrupt()       如果在中断上下文中，则返回非0，如果在进程上下文中，则返回0。

in_irq()             如果当前正在执行中断处理程序，则返回非0，否则，返回0。