Request_irq和setup_irq的区别

Linux 内核提供了两个注册中断处理函数的接口：setup_irq和request_irq。这两个函数都定义在kernel/irq/manage.c里。这两个函数有什么样的区别呢？

（1）Setup_irq，Setup_irq通常用在系统时钟(GP Timer)驱动里，注册系统时钟驱动的中断处理函数。下面举个列子，如s3c2410 timer驱动结构体定义在Time.c (arch/arm/plat-s3c)

static struct irqaction s3c2410_timer_irq = {
    .name  = "S3C2410 Timer Tick",
    .flags  = IRQF_DISABLED | IRQF_TIMER | IRQF_IRQPOLL,
    .handler = s3c2410_timer_interrupt,
};

然后再定义中断过程：

static void __init s3c64xx_timer_init(void)
{
    s3c64xx_timer_setup();
    setup_irq(IRQ_TIMER4, &s3c2410_timer_irq);
}
可以看到，setup_irq的使用流程很简单。首先定义s3c6410 timer驱动的irqaction结构体，该结构体用于描述timer中断的基本属性包括中断名、类别以及该中断handler等。然后通过setup_irq函数将timer的irqaction注册进内核。其中，IRQ_TIMER4为s3c6410 timer的中断号。
（2）再看看request_irq，request_irq源码如下：
* kernel/irq/manage.c */
int request_irq(unsigned int irq,irqreturn_t (*handler)(int, void *, struct pt_regs *),
              unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)
{
       struct irqaction *action;
       int retval;
#ifdef CONFIG_LOCKDEP
       /*
        * Lockdep wants atomic interrupt handlers:
        */
       irqflags |= SA_INTERRUPT;
#endif
       /*
        * Sanity-check: shared interrupts must pass in a real dev-ID,
        * otherwise we'll have trouble later trying to figure out
        * which interrupt is which (messes up the interrupt freeing
        * logic etc).
        */
       if ((irqflags & IRQF_SHARED) && !dev_id)   /* 使用共享中断但没有提供非NULL的dev_id则返回错误 */
              return -EINVAL;
       if (irq >= NR_IRQS)            /* 中断号超出最大值 */
              return -EINVAL;
       if (irq_desc[irq].status & IRQ_NOREQUEST) /* 该中断号已被使用并且未共享 */
              return -EINVAL;
       if (!handler)
              return -EINVAL;
       action = kmalloc(sizeof(struct irqaction), GFP_ATOMIC);     /* 动态创建一个irqaction */
       if (!action)
             return -ENOMEM;
/* 下面几行是根据request_irq 传进来的参数对irqaction结构体赋值 */
       action->handler = handler;  
       action->flags = irqflags;
       cpus_clear(action->mask);
       action->name = devname;
       action->next = NULL;
       action->dev_id = dev_id;
       select_smp_affinity(irq);
       retval = setup_irq(irq, action);      /* 调用setup_irq注册该中断的irqaction结构体 */
       if (retval)
              kfree(action);
       return retval;
}
由上可以看出，request_irq的大致流程为先对申请的中断线进行安全检测，然后根据request_irq传进来的参数，动态创建该中断对应的irqaction结构体，最后通过setup_irq函数将该irqaction注册进内核适当的位置。那么两者之间的联系也就清楚了：
1） Request_irq的注册过程包含setup_irq，最终是调用setup_irq。
2） Request_irq比setup_irq多一套错误检测机制，即kmalloc前面3行if语句。而Setup_irq通常是直接注册irqaction，并没针对相应中断线进行错误检测,如该irq线是否已经被占用等。因此setup_irq通常只用在特定的中断线上，如System timer。除系统时钟驱动外，大部份驱动还是通过request_irq注册中断。

    下面做个小试验，将s3c2410 timer驱动的setup_irq那行去掉，改为用request_irq注册，编译运行。结果：内核挂掉。为什么呢？很明显，系统时钟驱动中断不能用request_irq注册，我们来分析一下原因。看看request_irq和setup_irq 还有哪些细节不一样？仔细观察后注意到request_irq内有这么一行代码：action = kmalloc(sizeof(struct irqaction), GFP_ATOMIC);作用为动态创建一个irqaction。Kmalloc实际上也是使用的slab机制进行分配的。源码如下：
/* include/linux/slab.h */
static inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
{
       if (__builtin_constant_p(size)) {
              int i = 0;
#define CACHE(x) /
             if (size <= x) /
                     goto found; /
              else /
                     i++;
#include "kmalloc_sizes.h"
#undef CACHE
              {
                     extern void __you_cannot_kmalloc_that_much(void);
                     __you_cannot_kmalloc_that_much();
              }
found:
              return kmem_cache_alloc((flags & GFP_DMA) ?
                     malloc_sizes[i].cs_dmacachep :
                     malloc_sizes[i].cs_cachep, flags);
       }
       return __kmalloc(size, flags);
}
使用slab机制分配内存必须先对slab进行初始化,包括mem_init和kmem_cache_init。我们来看看kernel的初始化流程:/* init/main.c */
asmlinkage void __init start_kernel(void)
{
       ……
       time_init();    //TIMER初始化
       ……
       vfs_caches_init_early();
       cpuset_init_early();
       mem_init();   // initializes the memory data structures
       kmem_cache_init();  // set up the general caches
       ……
}
Time_init函数在mem_init和kmem_cache_init之前被调用，而time_init会调用体系结构相关部分系统时钟驱动的初始化函数。time_init最终会调用s3c64xx_timer_init函数，进行s3c2410时钟驱动的初始化和注册中断处理函数。现在我们搞清楚了，我们大概的估计是系统时钟驱动(GP Timer Driver)的中断处理函数不能用request_irq注册是因为request_irq内会调用kmalloc动态分配内存创建timer的irqaction结构体。而kmalloc是使用的slab内存分配机制，使用kmalloc前必须先对kernel的slab以及mem data structure进行初始化。而这部分初始化工作是在系统时钟驱动初始化之后才进行的，所以造成kmalloc失败，从而造成系统时钟驱动的中断未注册成功，进而内核挂掉。