關于中斷嵌套:
在linux內核里,如果驅動在申請注冊中斷的時候沒有特別的指定,do_irq在做中斷響應的時候,是開啟中斷的,如果在驅動的中斷處理函數正在執行的過程中,出現同一設備的中斷或者不同設備的中斷,這時候新的中斷會被立即處理,還是被pending,等當前中斷處理完成后,再做處理。
在2.4和2.6內核里,關于這一塊是否有什么不同。
一般申請中斷的時候都允許開中斷,即不使用SA_INTERRUPT標志。如果允許共享則加上 SA_SHIRQ,如果可以為內核熵池提供熵值(譬如你寫的驅動是ide之類的驅動),則再加上 SA_SAMPLE_RANDOM標志。這是普通的中斷請求過程。對于這種一般情況,只要發生中斷,就可以搶占內核,即使內核正在執行其他中斷函數。這里有兩點說明:一是因為linux不支持 中斷優先級,因此任何中斷都可以搶占其他中斷,但是同種類型的中斷(即定義使用同一個 中斷線的中斷)不會發生搶占,他們會在執行本類型中斷的時候依次被調用執行。二是所謂 “只要發生中斷,就可以搶占內核”這句是有一定限制的,因為當中斷發生的時候系統由中斷門 進入時自動關中斷(對于x86平臺就是將eflags寄存器的if位置為0),只有當中斷函數被執行 (handle_IRQ_event)的過程中開中斷之后才能有搶占。 對于同種類型的中斷,由于其使用同樣的idt表項,通過其狀態標志(IRQ_PENDING和 IRQ_INPROGRESS)可以防止同種類型的中斷函數執行(注意:是防止handle_IRQ_event被重入, 而不是防止do_IRQ函數被重入),對于不同的中斷,則可以自由的嵌套。因此,所謂中斷嵌套, 對于不同的中斷是可以自由嵌套的,而對于同種類型的中斷,是不可以嵌套執行的。
以下簡單解釋一下如何利用狀態標志來防止同種類型中斷的重入:
當某種類型的中斷第一次發生時,首先其idt表項的狀態位上被賦予IRQ_PENDING標志,表示有待處理。 然后將中斷處理函數action置為null,然后由于其狀態沒有IRQ_INPROGRESS標志(第一次),故將其狀態置上IRQ_INPROGRESS并去處IRQ_PENDING標志,同時將action賦予相應的中斷處理函數指針(這里是一個重點,linux很巧妙的用法,隨后說明)。這樣,后面就可以順利執行handle_IRQ_event進行中斷處理,當在handle_IRQ_event中開中斷后,如果有同種類型的中斷發生,則再次進入do_IRQ函數,然后其狀態位上加上IRQ_PENDING標志,但是由于前一次中斷處理中加上的IRQ_INPROGRESS沒有被清除,因此這里無法清除IRQ_PENDING標志,因此action還是為null,這樣就無法再次執行handle_IRQ_event函數。從而退出本次中斷處理,返回上一次的中斷處理函數中,即繼續執行handle_IRQ_event函數。當handle_IRQ_event返回時檢查IRQ_PENDING標志,發現存在這個標志,說明handle_IRQ_event執行過程中被中斷過,存在未處理的同類中斷,因此再次循環執行handle_IRQ_event函數。直到不存在IRQ_PENDING標志為止。
2.4和2.6的差別,就我來看,主要是在2.6中一進入do_IRQ,多了一個關閉內核搶占的動作,同時在處理中多了一種對IRQ_PER_CPU類型的中斷的處理,其他沒有什么太大的改變。這類IRQ_PER_CPU的中斷主要用在smp環境下將中斷綁定在某一個指定的cpu上。例如arch/ppc/syslib/open_pic.c中的openpic_init中初始化ipi中斷的時候。
其實簡單的說,中斷可以嵌套,但是同種類型的中斷是不可以嵌套的,因為在IRQ上發生中斷,在中斷響應的過程中,這個IRQ是屏蔽的,也就是這個IRQ的中斷是不能被發現的。
同時在內核的臨界區內,中斷是被禁止的
關于do_IRQ可能會丟失中斷請求:
do_IRQ函數是通過在執行完handle_IRQ_event函數之后判斷status是否被設置了IRQ_PENDING標志來判斷是否還有沒有被處理的同一通道的中斷請求。 但是這種方法只能判斷是否有,而不能知道有多少個未處理的統一通道中斷請求。也就是說,假如在第一個中斷請求執行handle_IRQ_event函數的過程中來了同一通道的兩個或更多中斷請求,而這些中斷不會再來,那么僅僅通過判斷status是否設置了IRQ_PENDING標志不知道到底有多少個未處理的中斷,handle_IRQ_event只會被再執行一次。
這算不算是個bug呢? 不算,只要知道有中斷沒有處理就OK了,知道1個和知道N個,本質上都是一樣的。作為外設,應當能夠處理自己中斷未被處理的情況。
不可能丟失的,在每一個中斷描述符的結構體內,都有一個鏈表,鏈表中存放著服務例程序
關于中斷中使用的幾個重要概念和關系:
一、基本概念
1.
產生的位置 發生的時刻 時序 中斷 CPU外部 隨機 異步 異常 CPU正在執行的程序 一條指令終止執行后 同步2.由中斷或異常執行的代碼不是一個進程,而是一個內核控制路徑,代表中斷發生時正在運行的進程的執行
中斷處理程序與正在運行的程序無關
引起異常處理程序的進程正是異常處理程序運行時的當前進程
二、特點
1.(1)盡可能快
(2)能以嵌套的方式執行,但是同種類型的中斷不可以嵌套
(3)盡可能地限制臨界區,因為在臨界區中,中斷被禁止
2.大部分異常發生在用戶態,缺頁異常是唯一發生于內核態能觸發的異常
缺頁異常意味著進程切換,因此中斷處理程序從不執行可以導致缺頁的操作
3.中斷處理程序運行于內核態
中斷發生于用戶態時,要把進程的用戶空間堆棧切換到進程的系統空間堆棧,剛切換時,內核堆棧是空的
中斷發生于內核態時, 不需要堆棧空間的切換
三、分類
1.中斷的分類:可屏蔽中斷、不可屏蔽中斷
2.異常的分類:
分類 解決異常的方法 舉例 故障 那條指令會被重新執行 缺頁異常處理程序 陷阱 會從下一條指令開始執行 調試程序 異常中止 強制受影響的進程終止 發生了一個嚴重的錯誤四、IRQ
1.硬件設備控制器通過IRQ線向CPU發出中斷,可以通過禁用某條IRQ線來屏蔽中斷。
2.被禁止的中斷不會丟失,激活IRQ后,中斷還會被發到CPU
3.激活/禁止IRQ線 != 可屏蔽中斷的 全局屏蔽/非屏蔽
可以有選擇地禁止每條IRQ線。因此,可以對PIC編程從而禁止IRQ,也就是說,可以告訴PIC停止對給定的IRQ線發布中斷,或者激活它們。禁止的中斷時丟失不了的,它們一旦被激活,PIC就又把它們發送到CPU。這個特點被大多數中斷處理程序使用,因為這允許中斷處理程序逐次地處理同一類型的IRQ
假定CPU有一條激活的IRQ線。一個硬件設備出現在這條IRQ線程上,且多APIC系統選擇我們的CPU處理中斷。在CPU應答中斷前,這條IRQ線被另一個CPU屏蔽掉;結果,IRQ_DISABLED標志被設置。隨后,我們的CPU開始處理掛起的中斷;因此,do_IRQ()函數應答這個中斷,然后返回,但沒有執行中斷服務例程,因為它發現IRQ_DISABLED標志被設置了,因此,在IRQ線禁用之前出現的中斷丟失了。
為了應付這種局面,內核用來激活IRQ線的enable_irq()函數先檢查是否發生了中斷丟失,如果是,該函數就強迫硬件讓丟失的中斷再產生一次
它們最大的不同是上半部分不可中斷,而下半部分可中斷
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