[置顶] 《Linux中断编程》中断处理底半部
Android2.3及Linux2.6.29内核模拟器版本编译与调试
一、Linux内核中断机制
1.同步中断：当一条指令执行完毕后，由CPU控制单元产生、而不是发生在代码指令执行期间的中断。也叫异常，例如系统调用。（注意：它运行在进程上下文！！！）
2.异步中断：由其他硬件设备依照CPU时钟信号随机产生、能够发生在指令执行过程中的中断。也叫硬件中断，例如键盘中断，这是狭义上的中断概念。（注意：异步中断内核都运行在中断上下文中。）
3.软中断：Linux2.6内核中软中断还是由函数do_softirq调用，调用时机如下：
硬件处理完一个中断之后（irq_exit函数）：一定在中断上下文中。
内核线程ksoftirqd：一般在进程上下文中。
显式调用do_softirq的地方（比如net子系统中）：一般在进程上下文中。
因此，软中断属于同步中断，但其可能运行在中断上下文、也可能运行在进程上下文。
广义上的中断应该包含上述两个部分。
二、中断上下文
在Linux系统中，异步中断发生，内核在进入中断之前都会保存当前的进程上下文、然后CPU的寄存器值变为当前发出中断信息的硬件设备的值，内核运行与中断上下文中；由于此时已经没有进程上下文，因此，需要避免使用会引起调度的函数（如msleep、信号量获取等）、因为这些函数都与具体进程相关。
三、中断底半部的实现方式
中断处理的矛盾：它需要完成大量的设备数据处理，同时、又不得不快速的退出。
解决方法：中断处理分成2部分，顶半部和底半部；顶半部是异步的，底半部是同步的。
下半部和上半部最大的不同：下半部是可中断的，而上半部是不可中断的，下半部几乎做了中断处理程序所有的事情，而且可以被新的中断打断！
实现中断处理底半部的方式如下：
1.softirq和tasklet：这两种方式中断底半部可能运行与中断上下文，因此、不允许有会引起调度的函数使用（如msleep、信号量获取等）；这时的中断底半部可以被其他irq打断。
2.workqueue：这种方式中断底半部运行与events/0内核线程的进程上下文，因此、允许有引起调度的函数使用（如msleep、信号量获取等）；这时的中断底半部并没有在中断上下文中运行。
四、中断底半部的实现例子
1.tasklet方式
interrupt.c
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/interrupt.h>
//add by tankai
#include <linux/delay.h>
//end tankai
static int irq;
static char *devname;
static struct tasklet_struct mytasklet;
static struct work_struct mywork;
module_param(irq, int, 0644);
module_param(devname, charp, 0644);
struct myirq
{
int devid;
};
struct myirq mydev={1119};
static void mytasklet_handler(unsigned long data)
{
printk("current1111111->pid is %d\n",current->pid);
printk("current->pid is %d\n",current->pid);
printk("in_interrupt() is %d\n",in_interrupt());
printk("in_irq() is %d\n",in_irq());
printk("in_softirq() is %d\n",in_softirq());
printk("tasklet is working..\n");
//情况一：使用不带进程调度的睡眠函数
mdelay(10000);
/*
//情况二：可以使用带进程调度的睡眠函数
msleep(10000);
*/
}
static irqreturn_t myirq_handler(int irq, void *dev)
{
struct myirq mydev;
static int count =0;
mydev=*(struct myirq*)dev;
printk("##################\n");
//msleep(10000); //中断顶半部不能调用可能会导致睡眠的函数
printk("key:%d..\n",count+1);
//printk("devid:%d ISR is working..\n",mydev.devid);
//printk("Bottom half will be working..\n");
printk("current->pid is %d\n",current->pid);
printk("in_interrupt() is %d\n",in_interrupt());
printk("in_irq() is %d\n",in_irq());
printk("in_softirq() is %d\n",in_softirq());
//底半部实现一：tasklet（由内核线程——软中断（ksoftirqd/0）调度执行），不能睡眠
tasklet_init(&mytasklet, mytasklet_handler,0); //中断底半部，tasklet实现方式中、底半部也不能睡眠
tasklet_schedule(&mytasklet); //调度底半部
//此时，底半部在合适时机运行与软中断上下文
/*
//底半部实现二：workqueue（由内核线程——events/0调度执行），可以睡眠
INIT_WORK(&mywork, mytasklet_handler);
schedule_work(&mywork);
//此时，底半部在合适时机运行与events/0的进程上下文
*/
printk("ISR is leaving\n");
printk("##################\n");
count++;
return IRQ_HANDLED;
}
static int __init myirq_init(void)
{
printk("Module is working..\n");
if(request_irq(irq, myirq_handler, IRQF_SHARED, devname, &mydev)!=0)
{
printk("%s request IRQ:%d failed..\n",devname,irq);
return -1;
}
printk("%s rquest IRQ:%d success..\n",devname,irq);
return 0;
}
static void __exit myirq_exit(void)
{
printk("Module is leaving");
/*
//移除底半部一：
tasklet_kill(&mytasklet);
*/
/*
//移除底半部二：
destroy_workqueue(&mywork);
*/
free_irq(irq, &mydev);
printk("%s request IRQ :%d success...\n",devname ,irq);
}
module_init(myirq_init);
module_exit(myirq_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
Makefile
obj-m:=interrupt.o PWD:=$(shell pwd) CUR_PATH:=$(shell uname -r) KERNELPATH:= /home/android2.3/android2.3_kernel/ all: make -C $(KERNELPATH) M=$(PWD) modules clean: make -C $(KERNELPATH) M=$(PWD) clean
查看系统当前irq中断：
cat /proc/interruptsCPU0 1: 1 goldfish goldfish_pdev_bus 3: 8965 goldfish Goldfish Timer Tick 4: 0 goldfish goldfish_tty 10: 0 goldfish goldfish_rtc 11: 149 goldfish goldfish_tty 12: 364 goldfish eth0 13: 326 goldfish goldfish_fb 14: 1 goldfish goldfish_audio 15: 1241 goldfish goldfish_mmc 16: 0 goldfish goldfish-battery 17: 116 goldfish goldfish-events-keypad 18: 1 goldfish goldfish_switch 19: 0 goldfish goldfish_switch Err: 0
运行，与tty共享中断向量：
insmod interrupt.ko irq="11"
结果：current1111111->pid is 0 current->pid is 0 in_interrupt() is 256 //在中断上下文 in_irq() is 0 in_softirq() is 256 //而且是软中断、同步中断 tasklet is working..
2.workqueue方式
interrupt.c#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/interrupt.h>
//add by tankai
#include <linux/delay.h>
//end tankai
static int irq;
static char *devname;
static struct tasklet_struct mytasklet;
static struct work_struct mywork;
module_param(irq, int, 0644);
module_param(devname, charp, 0644);
struct myirq
{
int devid;
};
struct myirq mydev={1119};
static void mytasklet_handler(unsigned long data)
{
printk("current1111111->pid is %d\n",current->pid);
printk("current->pid is %d\n",current->pid);
printk("in_interrupt() is %d\n",in_interrupt());
printk("in_irq() is %d\n",in_irq());
printk("in_softirq() is %d\n",in_softirq());
printk("tasklet is working..\n");
/*
//情况一：使用不带进程调度的睡眠函数
mdelay(10000);
*/
//情况二：可以使用带进程调度的睡眠函数
msleep(10000);
}
static irqreturn_t myirq_handler(int irq, void *dev)
{
struct myirq mydev;
static int count =0;
mydev=*(struct myirq*)dev;
printk("##################\n");
//msleep(10000); //中断顶半部不能调用可能会导致睡眠的函数
printk("key:%d..\n",count+1);
//printk("devid:%d ISR is working..\n",mydev.devid);
//printk("Bottom half will be working..\n");
printk("current->pid is %d\n",current->pid);
printk("in_interrupt() is %d\n",in_interrupt());
printk("in_irq() is %d\n",in_irq());
printk("in_softirq() is %d\n",in_softirq());
/*
//底半部实现一：tasklet（由内核线程——软中断（ksoftirqd/0）调度执行），不能睡眠
tasklet_init(&mytasklet, mytasklet_handler,0); //中断底半部，tasklet实现方式中、底半部也不能睡眠
tasklet_schedule(&mytasklet); //调度底半部
//此时，底半部在合适时机运行与软中断上下文
*/
//底半部实现二：workqueue（由内核线程——events/0调度执行），可以睡眠
INIT_WORK(&mywork, mytasklet_handler);
schedule_work(&mywork);
//此时，底半部在合适时机运行与events/0的进程上下文
printk("ISR is leaving\n");
printk("##################\n");
count++;
return IRQ_HANDLED;
}
static int __init myirq_init(void)
{
printk("Module is working..\n");
if(request_irq(irq, myirq_handler, IRQF_SHARED, devname, &mydev)!=0)
{
printk("%s request IRQ:%d failed..\n",devname,irq);
return -1;
}
printk("%s rquest IRQ:%d success..\n",devname,irq);
return 0;
}
static void __exit myirq_exit(void)
{
printk("Module is leaving");
/*
//移除底半部一：
tasklet_kill(&mytasklet);
*/
/*
//移除底半部二：
destroy_workqueue(&mywork);
*/
free_irq(irq, &mydev);
printk("%s request IRQ :%d success...\n",devname ,irq);
}
module_init(myirq_init);
module_exit(myirq_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
Makefile等同上，
运行，与tty共享中断向量：
insmod interrupt.ko irq="11"
结果：
current1111111->pid is 4 current->pid is 4 in_interrupt() is 0 //不在中断上下文 in_irq() is 0 in_softirq() is 0 tasklet is working..