Linux中断（interrupt）子系统之一：中断系统基本原理

才真正向硬件封装层发出关闭irq的调用，只有depth==1时才会向硬件封装层发出打开irq的调用。disable的嵌套次数可以比enable的次数多，此时depth的值大于1，随着enable的不断调用，当depth的值为1时，在向硬件封装层发出打开irq的调用后，depth减去1后，此时depth为0，此时处于一个平衡状态，我们只能调用disable_irq，如果此时enable_irq被调用，内核会报告一个irq失衡的警告，提醒驱动程序的开发人员检查自己的代码。

lock 用于保护irq_desc结构本身的自旋锁。

affinity_hit 用于提示用户空间，作为优化irq和cpu之间的亲缘关系的依据。

pending_mask 用于调整irq在各个cpu之间的平衡。

wait_for_threads 用于synchronize_irq()，等待该irq所有线程完成。

irq_data结构中的各字段：

irq 该结构所对应的IRQ编号。

hwirq 硬件irq编号，它不同于上面的irq;

node 通常用于hwirq和irq之间的映射操作;

state_use_accessors 硬件封装层需要使用的状态信息，不要直接访问该字段，内核定义了一组函数用于访问该字段：irqd_xxxx()，参见include/linux/irq.h。

chip 指向该irq所属的中断控制器的irq_chip结构指针

handler_data 每个irq的私有数据指针，该字段由硬件封转层使用，例如用作底层硬件的多路复用中断。

chip_data 中断控制器的私有数据，该字段由硬件封转层使用。

msi_desc 用于PCIe总线的MSI或MSI-X中断机制。

affinity 记录该irq与cpu之间的亲缘关系，它其实是一个bit-mask，每一个bit代表一个cpu，置位后代表该cpu可能处理该irq。

这是通用中断子系统系列文章的第一篇，这里不会详细介绍各个软件层次的实现原理，但是有必要对整个架构做简要的介绍：

系统启动阶段，取决于内核的配置，内核会通过数组或基数树分配好足够多的irq_desc结构;

根据不同的体系结构，初始化中断相关的硬件，尤其是中断控制器;

为每个必要irq的irq_desc结构填充默认的字段，例如irq编号，irq_chip指针，根据不同的中断类型配置流控handler;

设备驱动程序在初始化阶段，利用request_threaded_irq() api申请中断服务，两个重要的参数是handler和thread_fn;

当设备触发一个中断后，cpu会进入事先设定好的中断入口，它属于底层体系相关的代码，它通过中断控制器获得irq编号，在对irq_data结构中的某些字段进行处理后，会将控制权传递到中断流控层(通过irq_desc->handle_irq);

中断流控处理代码在作出必要的流控处理后，通过irq_desc->action链表，取出驱动程序申请中断时注册的handler和thread_fn，根据它们的赋值情况，或者只是调用handler回调，或者启动一个线程执行thread_fn，又或者两者都执行;

至此，中断最终由驱动程序进行了响应和处理。

6. 中断子系统的proc文件接口

在/proc目录下面，有两个与中断子系统相关的文件和子目录，它们是：

/proc/interrupts：文件

/proc/irq：子目录

读取interrupts会依次显示irq编号，每个cpu对该irq的处理次数，中断控制器的名字，irq的名字，以及驱动程序注册该irq时使用的名字，以下是一个例子：

/proc/irq目录下面会为每个注册的irq创建一个以irq编号为名字的子目录，每个子目录下分别有以下条目：

smp_affinity irq和cpu之间的亲缘绑定关系;

smp_affinity_hint 只读条目，用于用户空间做irq平衡只用;

spurious 可以获得该irq被处理和未被处理的次数的统计信息;

handler_name 驱动程序注册该irq时传入的处理程序的名字;

根据irq的不同，以上条目不一定会全部都出现，以下是某个设备的例子：

# cd /proc/irq

# ls

ls

332

248

......

......

12

11

default_smp_affinity

# ls 332

bcmsdh_sdmmc

spurious

node

affinity_hint

smp_affinity

# cat 332/smp_affinity

可见，以上设备是一个使用双核cpu的设备，因为smp_affinity的值是3，系统默认每个中断可以由两个cpu进行处理。

本章内容结束。接下来的计划：

Linux中断(interrupt)子系统之二：arch相关的硬件封装层

Linux中断(interrupt)子系统之三：中断流控处理层

Linux中断(interrupt)子系统之四：驱动程序接口层

Linux中断(interrupt)子系统之五：软件中断(softirq)