Linux内核中断管理和延迟函数(BH)

Linux Interrupt Management

}; IPI_RESCHEDULE, IPI_CALL_FUNC, IPI_CALL_FUNC_SINGLE, IPI_CPU_STOP, January 1, 2013

发送IPI使用如下函数：

void send_ipi_message(const struct cpumask *mask, enum ipi_msg_type msg) 1.8 MSI和MSI-X中断

MSI全称Message Signaled Interrupt。当设备向一个特殊地址写入时，会向CPU产生一个中断，即也MSI中断。

MSI能力最初在PCI 2.2里定义，在PCI 3.0里被强化，使得每个中断都可以单独控制。PCI 3.0还引入了MSI-X能力，相比MSI，每个设备可以支持更多的中断，并且可以独立配置。设备可以同时支持MSI和MSI-X，但同一时刻只能使能其中一种。

1.8.1 为什么使用MSI

与传统引脚中断相比，有三个方面的优势。

基于引脚的PCI中断经常在几个设备间共享，内核必须调用与该中断相关的每一个中断处理函数，降低了效率。MSI不是共享的，所以不存在这个问题。

当设备向内存写入数据，然后发起引脚中断时，有可能在CPU收到中断时，数据还未到达内存（在PCI-PCI桥后的设备更有可能如此）。为了保证数据已达 内存，中断处理程序必须轮询产生该中断的设备的一个寄存器，PCI事务保序规则会确保所有数据到达内存后，寄存器才会返回值。

使用MSI时，产生中断的写不能越过数据写，因而避免了这个问题。当中断产生时，驱动可以确信所有数据已经到达内存。

PCI的每个功能设备只支持一个基于引脚的中断，驱动常常需要查询设备来确定发生的事件，降低了中断处理的效率。通过MSI，一个设备可以支持多个中断，这样可以为不同的使用不同的中断。比如：

1. 给不常发生的事件（如错误）指定独立的中断，这样驱动可以正常中断路径进行更有效的处理。

2. 给网卡的每个报文队列或者存储控制器的每个端口分配中断。

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1.8.2 如何使用MSI

PCI设备初始化为使用基于引脚的中断，设备驱动需要将设备配置为使用MSI或MSI-X。不是所有的设备可以完整支持MSI，下面有些API就直接返回失败，因此仍然使用基于引脚的中断。

1.8.3 内核提供MSI支持

内核需要配置CONFIG_PCI_MSI以支持MSI或者MSI-X，该配置是否可以配置受架构和其它一些配置的影响。

大部分工作在PCI层的驱动里完成，只需要请求PCI层为设备设置MSI能力即可。

int pci_enable_msi(struct pci_dev *dev) int pci_enable_msi_block(struct pci_dev *dev, int count) void pci_disable_msi(struct pci_dev *dev) 1.8.4 MSI-X

MSI-X能力比MSI更为灵活，它支持2048个中断，每个中断都可以单独控制。要支持这种能力，驱动必须使用结构数组struct msix_entry。

int pci_enable_msix(struct pci_dev *dev, struct msix_entry *entries, int nvec) void pci_disable_msix(struct pci_dev *dev) 1.9 典型的中断处理方式实例

/* intrpt.c - An interrupt handler. * * Copyright (C) 2001 by Peter Jay Salzman */ /* The necessary header files */ /* Standard in kernel modules */ #include /* We're doing kernel work */ #include /* Specifically, a module */ /* Deal with CONFIG_MODVERSIONS */ #if CONFIG_MODVERSIONS==1 #define MODVERSIONS #include #endif #include #include 45

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/* We want an interrupt */ #include #include /* In 2.2.3 /usr/include/linux/version.h includes a macro for this, but * 2.0.35 doesn't - so I add it here if necessary. */ #ifndef KERNEL_VERSION #define KERNEL_VERSION(a,b,c) ((a)*65536+(b)*256+(c)) #endif /* Bottom Half - this will get called by the kernel as soon as it's safe * to do everything normally allowed by kernel modules. */ static void got_char(void *scancode) { printk(\ (int) *((char *) scancode) & 0x7F, *((char *) scancode) & 0x80 ? \} /* This function services keyboard interrupts. It reads the relevant * information from the keyboard and then scheduales the bottom half * to run when the kernel considers it safe. */ void irq_handler(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs) { /* This variables are static because they need to be * accessible (through pointers) to the bottom half routine. */ static unsigned char scancode; static struct tq_struct task = {NULL, 0, got_char, &scancode}; unsigned char status; /* Read keyboard status */ status = inb(0x64); scancode = inb(0x60); /* Scheduale bottom half to run */ #if LINUX_VERSION_CODE > KERNEL_VERSION(2,2,0) queue_task(&task, &tq_immediate); #else queue_task_irq(&task, &tq_immediate); #endif mark_bh(IMMEDIATE_BH); } /* Initialize the module - register the IRQ handler */ int init_module() { /* Since the keyboard handler won't co-exist with another handler, 46

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* such as us, we have to disable it (free its IRQ) before we do * anything. Since we don't know where it is, there's no way to * reinstate it later - so the computer will have to be rebooted * when we're done. */ free_irq(1, NULL); /* Request IRQ 1, the keyboard IRQ, to go to our irq_handler. * SA_SHIRQ means we're willing to have othe handlers on this IRQ. * SA_INTERRUPT can be used to make the handler into a fast interrupt. */ return request_irq(1, /* The number of the keyboard IRQ on PCs */ irq_handler, /* our handler */ SA_SHIRQ, \} /* Cleanup */ void cleanup_module() { /* This is only here for completeness. It's totally irrelevant, since * we don't have a way to restore the normal keyboard interrupt so the * computer is completely useless and has to be rebooted. */ free_irq(1, NULL); } 2 可延迟函数

2.1 软中断 - BH(Bottom Half) 2.1.1 实现

软中断是利用硬件中断的概念，用软件方式进行模拟，实现宏观上的异步执行效果。很多情况下，软中断和\信号\有些类似，同时，软中断又是和硬中断相对应的，\硬中断是外部设备对CPU的中断\，\软中断通常是硬中断服务程序对内核的中断\，\信号则是由内核（或其他进程）对某个进程的中断\。

软中断是静态分配的; tasklet也是一个软中断，在它上面的函数的分配和初始化可以动态进行。

可延迟函数基本操作：初始化、激活、屏蔽、执行 Linux 2.6 使用的软中断:

/*他们的优先级递减(即由软中断编码决定)*/ enum { HI_SOFTIRQ=0, 47