第四章 中断及异常.ppt

IRQ在多处理器系统上的分发 Linux遵循对称多处理模型（SMP），因此内核试图以轮转的方式把来自硬件设备的IRQ信号在所有的CPU之间分发，所有CPU服务于I/O中断的执行时间片几乎相同。 当硬件设备产生了一个中断信号时，多APIC系统就选择其中的一个CPU，并把该信号传递给相应的本地APIC，本地APIC又一次中断它的CPU，这个事件不通报给其他所有的CPU。所有这些都由硬件完成，但在有些情况下，硬件不能以公平的方式在微处理器之间成功的分配中断，因此在必要的时候，Linux2.6利用kirqd特殊内核线程来纠正对CPU进行的IRQ的自动分配。 多种类型的内核栈 每个进程的thread_info描述符和thread_union结构中的内核栈紧邻，而根据内核编译时的选项不同，thread_union结构可能占一个页框或两个页框。如果thread_union结构的大小为8KB，那么当前进程的内核栈被用于所有类型的内核控制路径：异常、中断和可延迟函数。如果thread_union结构的大小为4KB，内核就使用三种类型的内核栈：异常栈（处理异常）、硬中断请求栈（处理中断）和软中断请求栈（处理可延迟的函数）。 为中断处理程序保存寄存器的值 保存寄存器是中断处理程序做的第一件事情，IRQn中断处理程序的地址开始存在interrupt[n]中，然后复制到IDT相应表项的中断门中。通过文件arch/i386/kernel/entry.S中的几条汇编语言指令建立interrupt数组，数组中索引为n的元素中存放下面两条汇编语言指令的地址： pushl $n-256 jmp common_interrupt 结果是把终端号减256的结果保存在栈中，内核用负数表示所有的中断（正数表示系统调用）。当引用这个数时，可以对所有的中断处理程序都执行相同的代码，这段代码开始于标签common_interrupt处，包含的汇编指令和宏如下： common_interrupt: SAVE_ALL movl %esp,%eax call do_IRQ jmp ret_from_intr SAVE_ALL可以在栈中保存中断处理程序可能会使用的所有CPU寄存器，但eflags、cs、eip、ss和esp除外，因为这几个寄存器已经由控制单元自动保存了。然后这个宏把用户数据段的选择符装到ds和es寄存器。 保存寄存器的值以后，栈顶的地址被存放到eax寄存器中，然后中断处理程序调用do_IRQ()函数，执行到ret指令时，控制转到ret_from_intr()。 挽救丢失的中断 中断服务例程 一个中断服务例程（ISR）实现一种特定设备的操作。当中断处理程序必须执行ISR时，它就调用handle_IRQ_event()函数，这个函数执行以下操作： 所有的ISR都作用于相同的参数（分别通过eax、edx和ecx寄存器传递）： irq IRQ号 dev_id 设备标识符 regs 指向内核（异常）栈的pt_regs结构的指针，栈中含有中断发生后随即 保存的寄存器。 第一个参数允许一个单独的ISR处理几条IRQ线，第二个参数允许一个单独的ISR照顾几个同类型的设备，第三个参数允许ISR访问被中断的内核控制路径的上下文。 每个中断服务例程在成功处理完中断后都返回1，否则返回0. IRQ线的动态分配 在激活一个准备利用的IRQ线的设备之前，其相应的驱动程序调用request_irq()。这个函数建立一个新的irqaction描述符，并用参数值初始化它，然后调用setup_irq()函数把这个描述符插入到合适的IRQ链表，如果setup_irq()返回一个出错码，设备驱动程序中止操作，这意味着IRQ线已经已由另一个设备所使用，而这个设备部允许中断共享。当设备操作结束时，驱动程序调用free_irq()函数从IRQ链表中删除这个描述符，并释放相应的内存区。 处理器间中断处理 处理器间中断程序的汇编语言代码是由BUILD_INTERRUPT宏产生的：它保存寄存器，从栈顶压入向量号减256的值，然后调用高级C函数，其名字就是低级处理程序的名字加前缀smp_。每个该机处理程序应答本地APIC上的处理器间中断，然后执行由中断触发的特定操作。 4.7 软中断和tasklet 软中断和tasklet有密切关系，tasklet是在软中断之上实现。事实上，出现在内核代码中的术语“软中断softirq”常常表示可延迟函数的所有种类。另外一种经常使用的术语是“中断上下文”；表示中断当前正在执行一个中断处理程序或者一个可延迟的函数。 软中断的分配是静态的（在编译时定义），而tasklet的分配和初始化可以