Linux中断（interrupt）子系统之一：中断系统基本原(2)

硬件封装层 它包含了体系架构相关的所有代码，包括中断控制器的抽象封装，arch相关的中断初始化，以及各个IRQ的相关数据结构的初始化工作，cpu的中断入口也会在arch相关的代码中实现。中断通用逻辑层通过标准的封装接口（实际上就是struct irq_chip定义的接口）访问并控制中断控制器的行为，体系相关的中断入口函数在获取IRQ编号后，通过中断通用逻辑层提供的标准函数，把中断调用传递到中断流控层中。我们看看irq_chip的部分定义：

struct irq_chip { const char*name; unsigned int(*irq_startup)(struct irq_data *data); void(*irq_shutdown)(struct irq_data *data); void(*irq_enable)(struct irq_data *data); void(*irq_disable)(struct irq_data *data); void(*irq_ack)(struct irq_data *data); void(*irq_mask)(struct irq_data *data); void(*irq_mask_ack)(struct irq_data *data); void(*irq_unmask)(struct irq_data *data); void(*irq_eoi)(struct irq_data *data); int(*irq_set_affinity)(struct irq_data *data, const struct cpumask *dest, bool force); int(*irq_retrigger)(struct irq_data *data); int(*irq_set_type)(struct irq_data *data, unsigned int flow_type); int(*irq_set_wake)(struct irq_data *data, unsigned int on); ...... }; 看到上面的结构定义，很明显，它实际上就是对中断控制器的接口抽象，我们只要对每个中断控制器实现以上接口（不必全部），并把它和相应的irq关联起来，上层的实现即可通过这些接口访问中断控制器。而且，同一个中断控制器的代码可以方便地被不同的平台所重用。

中断流控层 所谓中断流控是指合理并正确地处理连续发生的中断，比如一个中断在处理中，同一个中断再次到达时如何处理，何时应该屏蔽中断，何时打开中断，何时回应中断控制器等一系列的操作。该层实现了与体系和硬件无关的中断流控处理操作，它针对不同的中断电气类型（level，edge......），实现了对应的标准中断流控处理函数，在这些处理函数中，最终会把中断控制权传递到驱动程序注册中断时传入的处理函数或者是中断线程中。目前内核提供了以下几个主要的中断流控函数的实现（只列出部分）：

handle_simple_irq();

handle_level_irq(); 电平中断流控处理程序

handle_edge_irq(); 边沿触发中断流控处理程序

handle_fasteoi_irq(); 需要eoi的中断处理器使用的中断流控处理程序

handle_percpu_irq(); 该irq只有单个cpu响应时使用的流控处理程序

中断通用逻辑层 该层实现了对中断系统几个重要数据的管理，并提供了一系列的辅助管理函数。同时，该层还实现了中断线程的实现和管理，共享中断和嵌套中断的实现和管理，另外它还提供了一些接口函数，它们将作为硬件封装层和中断流控层以及驱动程序API层之间的桥梁，例如以下API：

generic_handle_irq();

irq_to_desc();

irq_set_chip();

irq_set_chained_handler();

驱动程序API 该部分向驱动程序提供了一系列的API，用于向系统申请/释放中断，打开/关闭中断，设置中断类型和中断唤醒系统的特性等操作。驱动程序的开发者通常只会使用到这一层提供的这些API即可完成驱动程序的开发工作，其他的细节都由另外几个软件层较好地“隐藏”起来了，驱动程序开发者无需再关注底层的实现，这看起来确实是一件美妙的事情，不过我认为，要想写出好的中断代码，还是花点时间了解一下其他几层的实现吧。其中的一些API如下：

enable_irq();

disable_irq();

disable_irq_nosync();

request_threaded_irq();

irq_set_affinity();

这里不再对每一层做详细的介绍，我将会在本系列的其他几篇文章中做深入的探讨。

5. irq描述结构：struct irq_desc

整个通用中断子系统几乎都是围绕着irq_desc结构进行，系统中每一个irq都对应着一个irq_desc结构，所有的irq_desc结构的组织方式有两种：

基于数组方式 平台相关板级代码事先根据系统中的IRQ数量，定义常量：NR_IRQS，在kernel/irq/irqdesc.c中使用该常量定义irq_desc结构数组：

struct irq_desc irq_desc[NR_IRQS] __cacheline_aligned_in_smp = { [0 ... NR_IRQS-1] = { .handle_irq= handle_bad_irq, .depth= 1, .lock= __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED(irq_desc->lock), } };
基于基数树方式 当内核的配置项CONFIG_SPARSE_IRQ被选中时，内核使用基数树（radix tree）来管理irq_desc结构，这一方式可以动态地分配irq_desc结构，对于那些具备大量IRQ数量或者IRQ编号不连续的系统，使用该方式管理irq_desc对内存的节省有好处，而且对那些自带中断控制器管理设备自身多个中断源的外部设备，它们可以在驱动程序中动态地申请这些中断源所对应的irq_desc结构，而不必在系统的编译阶段保留irq_desc结构所需的内存。

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