知識要點
一、struct irq_chip、struct irq_desc[]、struct irqaction三者之間的關係
二、Linux核心中中斷的初始化流程、中斷的註冊流程、中斷的執行流程
三、多核cpu的中斷親和力和中斷負載均衡
四、中斷的上半部和下半部

一、struct irq_chip、struct irq_desc[]、struct irqaction三者之間的關
include /linux/irq.h
主要的三個資料結構
struct irq_chip：中斷控制器描述符， CPU所對應的一個具體的中斷控制器，如早期intel對應的中斷控制器為8259a，ioapic_chip。 一個cpu可以有多個irq_chip，即多箇中斷控制器
struct irq_desc : 中斷描述符陣列，每一個IRQ對應自己的struct irq_desc物件，共同組成一個
struct irqaction ： 中斷服務程式描述符，該IRQ對應的一系列中斷程式

  





      如圖所示為該三個結構體關係，一箇中斷控制器(irq_chip)對應著一箇中斷描述符陣列(irq_desc)，每一個成員都是一箇中斷號，每一箇中斷號下面都有具體的中斷服務程式(irqaction)連結串列

1、/*中斷描述符*/------>一個IRQ對應自己的struct irq_desc物件，多個irq_desc組成irq_desc[ ]陣列 
struct irq_desc {/*中斷描述符*/

unsigned intirq;/* 該irq_desc具體的中斷號 */

irq_flow_handler_thandle_irq;/*該irq線公共中斷服務程式*/
struct irq_chip*chip;/*該中斷線所屬的中斷控制器*/
struct msi_desc*msi_desc;
void*handler_data;
void*chip_data;
struct irqaction*action;/*該中斷服務程式，區別於公共中斷服務程式，這裡指向的是中斷服務程式的佇列頭*/
unsigned intstatus;/* 中斷線狀態*/
unsigned intdepth;/* nested irq disables */
unsigned intwake_depth;/* nested wake enables */
unsigned intirq_count;/* For detecting broken IRQs */    
unsigned longlast_unhandled;/* Aging timer for unhandled count */
unsigned intirqs_unhandled;
const char*name;

} ____cacheline_internodealigned_in_smp;

2、/*中斷控制器描述符*/--->CPU所對應的一個具體的中斷控制器，如早期intel對應的中斷控制器為8259a etc..
struct irq_desc {
struct irq_chip*chip;/*該中斷線所屬的中斷控制器*/
}

struct irq_chip {
const char*name;/*中斷控制器名稱*/
unsigned int(*startup)(unsigned int irq);
void(*shutdown)(unsigned int irq);
void(*enable)(unsigned int irq);
void(*disable)(unsigned int irq);

void(*ack)(unsigned int irq);
void(*mask)(unsigned int irq);
void(*mask_ack)(unsigned int irq);
void(*unmask)(unsigned int irq);
void(*eoi)(unsigned int irq);

void(*end)(unsigned int irq);
int(*set_affinity)(unsigned int irq,
const struct cpumask *dest);
int(*retrigger)(unsigned int irq);
int(*set_type)(unsigned int irq, unsigned int flow_type);
int(*set_wake)(unsigned int irq, unsigned int on);

void(*bus_lock)(unsigned int irq);
void(*bus_sync_unlock)(unsigned int irq);

/* Currently used only by UML, might disappear one day.*/
#ifdef CONFIG_IRQ_RELEASE_METHOD
void(*release)(unsigned int irq, void *dev_id);
#endif
/*
* For compatibility, ->typename is copied into ->name.
* Will disappear.
*/
const char*typename;
};

3、/*中斷服務程式描述符*/-------> 一箇中斷服務程式結構體宣告
struct irq_desc {
struct irqaction*action;/*中斷服務程式，區別於公共中斷服務程式，這裡指向的是中斷服務程式的佇列頭*/
}
struct irqaction {
irq_handler_t handler;/*中斷服務程式*/
unsigned long flags;/*IRQ 中斷處理標誌*/
const char *name;/*裝置名*/
void *dev_id;
struct irqaction *next;/*指向該IRQ向中斷請求佇列下一個irqaction物件*/
int irq;
struct proc_dir_entry *dir;
irq_handler_t thread_fn;
struct task_struct *thread;
unsigned long thread_flags;
};

共享同一個IRQ先的多個irqaction物件組成的佇列，即所謂的中斷請求佇列。當該IRQ線上產生中斷時，請求佇列中的中斷服務程式將被依次執行

二、Linux核心中中斷的初始化流程、中斷的註冊流程、中斷的執行流程
1、中斷子系統的初始化核心程式碼linux 2.6.30.4
start_kernel
{
trap_init/* arm 為空函式 */
early_irq_init/* irq_desc[NR_IRQS]陣列基本初始化 */
init_IRQ/* irq_desc[NR_IRQS] 中斷描述符陣列初始化 */
{
   for (irq = 0; irq < NR_IRQS; irq++)
irq_desc[irq].status |= IRQ_NOREQUEST | IRQ_NOPROBE;

 init_arch_irq();/* 在setup_arch中init_arch_irq = mdesc->init_irq;*/
--> s3c24xx_init_irq  以s3c24400為例
{
set_irq_chip(irqno, &s3c_irq_chip);/* 根據 irqno 關聯對應的irq_desc[irqno]和irq_chip */
set_irq_handler(irqno, handle_edge_irq);/* 設定irq_dest[irqno]公共中斷函式 */
set_irq_flags(irqno, IRQF_VALID);/* 設定irq_dest[irqno] flags */
set_irq_chained_handler(IRQ_UART0, s3c_irq_demux_uart0);/* 設定irq_dest[irqno]公共中斷函式 */
}
}
}
void __init setup_arch(char **cmdline_p)
{
mdesc = setup_machine(machine_arch_type);/*從machine_arch_type 段中獲取 machine_desc結構體 */
init_arch_irq = mdesc->init_irq;/* 其中 mdesc結構體在具體的架構中定義 */
}

#define MACHINE_START(_type,_name)\---->  arch/arm/include/asm/mach/arch.h
static const struct machine_desc __mach_desc_##_type\
 __used \
 __attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = {\
.nr= MACH_TYPE_##_type,\
.name= _name,
#define MACHINE_END\

};

MACHINE_START(S3C2440, "SMDK2440")-----> mach-smdk2440.c 
/* Maintainer: Ben Dooks <[email protected]> */
.phys_io= S3C2410_PA_UART,
.io_pg_offst= (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,
.boot_params= S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,

.init_irq= s3c24xx_init_irq,
.map_io= smdk2440_map_io,
.init_machine= smdk2440_machine_init,
.timer= &s3c24xx_timer,


2、中斷服務的註冊核心程式碼linux 2.6.30.4
request_irq
-->request_threaded_irq
{
desc = irq_to_desc(irq);/* 根據irq號取出其對應的irq_desc */
__setup_irq(irq, desc, action);/* 將struct irqaction *action 新增到desc->action連結串列中*/
}

3、核心中中斷的執行過程核心程式碼linux 2.6.30.4
entry_armv.S 
[email protected]  0  (USR_26 / USR_32)使用者模式下中斷
[email protected]  1  (FIQ_26 / FIQ_32)
[email protected]  2  (IRQ_26 / IRQ_32)
[email protected]  3  (SVC_26 / SVC_32)核心模式下中斷
[email protected]  4
[email protected]  5
[email protected]  6
[email protected]  7
[email protected]  8
[email protected]  9
[email protected]  a
[email protected]  b
[email protected]  c
[email protected]  d
[email protected]  e
[email protected]  f

__irq_svc:entry_armv.S 
irq_handler
ENDPROC(__irq_svc)

.macroirq_handlerentry_armv.S 
bneasm_do_IRQ

asm_do_IRQ----> irq.c 
--->generic_handle_irq(irq);
----->generic_handle_irq_desc
------->__do_IRQ(irq);
{
struct irq_desc *desc = irq_to_desc(irq);
action_ret = handle_IRQ_event(irq, desc->action);/* 依次執行 irq對應的desc->action的handler服務例程 */
}

handle_IRQ_event(unsigned int irq, struct irqaction *action)/* 依次執行 irq對應的desc->action的handler服務例程 */
{
do {
ret = action->handler(irq, action->dev_id);
action = action->next;
} while (action);
}

又比如hisi晶片的IRQ執行流程

vector_stub irq, IRQ_MODE, 4----> entry-armv.S
[email protected]  0  (USR_26 / USR_32)
[email protected]  1  (FIQ_26 / FIQ_32)
[email protected]  2  (IRQ_26 / IRQ_32)
[email protected]  3  (SVC_26 / SVC_32)
[email protected]  4
[email protected]  5
[email protected]  6
[email protected]  7
[email protected]  8
[email protected]  9
[email protected]  a
[email protected]  b
[email protected]  c
[email protected]  d
[email protected]  e
[email protected]  f

__irq_svc:----> entry-armv.S
irq_handler
ENDPROC(__irq_svc)
.macro irq_handler
#ifdef CONFIG_MULTI_IRQ_HANDLER     ----> entry-armv.S

ldrr1, =handle_arch_irq/* 在 init_IRQ中賦值, handle_arch_irq*/
movr0, sp
adrlr, BSYM(9997f)
ldrpc, [r1]
#else
arch_irq_handler_default

#endif

==========handle_arch_irq賦值流程，handle_arch_irq=gic_handle_irq=============

void __init init_IRQ(void)
{
if (IS_ENABLED(CONFIG_OF) && !machine_desc->init_irq)
irqchip_init();
else
machine_desc->init_irq();
}

hi3536_gic_init_irq
gic_init_bases
-->set_handle_irq(gic_handle_irq);
{
if (handle_arch_irq)
return;
handle_arch_irq = handle_irq;
}

MACHINE_START(HI3536, "hi3536")----> arch/arm/mach-hi3536/core.c
.atag_offset  = 0x100,
.map_io       = hi3536_map_io,
.init_early   = hi3536_init_early,
.init_irq     = hi3536_gic_init_irq,
#ifdef CONFIG_HI3536_SYSCNT
.init_time    = arch_timer_init,
#else
.init_time    = hi3536_timer_init,
#endif
.init_machine = hi3536_init,
.smp          = smp_ops(hi3536_smp_ops),
.reserve      = hi3536_reserve,
.restart      = hi3536_restart,
MACHINE_END

==================================================== 所以handle_arch_irq=gic_handle_irq

gic_handle_irq
--->handle_IRQ
----->generic_handle_irq
{
      struct irq_desc *desc = irq_to_desc(irq);
      generic_handle_irq_desc(irq, desc);
      {
desc->handle_irq(irq, desc);/*這裡根據具體的handle_irq來執行，若irq<32，則使用 handle_percpu_devid_irq,否則使用handle_fasteoi_irq*/
 handle_fasteoi_irq/* 以irq大於32的handle_fasteoi_irq為例 */
{
handle_irq_event(desc);
--->handle_irq_event_percpu/* 依次執行irq_desc上action上的服務例程 */
{
do {
ret = action->handler(irq, action->dev_id);
action = action->next;
} while (action);
}
}
      }
}

static int gic_irq_domain_map(struct irq_domain *d, unsigned int irq, irq_hw_number_t hw)
{
if (hw < 32) /*中斷號小於32 */
irq_set_chip_and_handler(irq, &gic_chip, handle_percpu_devid_irq);/*賦值desc->handle_irq*/
        else /* 中斷號大於32 */
irq_set_chip_and_handler(irq, &gic_chip,handle_fasteoi_irq);/*賦值desc->handle_irq*/

return 0;
}

三、多核cpu的中斷親和力和中斷負載均衡
1、處理器間中斷
   在多核cpu中，中斷可以通過 處理器間中斷(Inter-Processor Interrupt) 傳遞到其他核上.
2、中斷親和力和中斷負載均衡
   利用中斷親和可以來做中斷的負載均衡，將負載繫結到負載較輕的cpu上，更好的優化效能.
四、中斷的上半部和下半部
linux中斷上半部(top half)------> 不可中斷
上半部的功能是"登記中斷"，當一箇中斷髮生時，它進行相應地硬體讀寫後並把中斷例程的下半部掛到該裝置的下半部執行 工作佇列/tasklet中去
linux中斷的下半部(botttom half)----->  可中斷
具體的下半部幾種方式
幾種下半部方式 : 
1、軟中斷
2、tasklet
3、工作佇列

當前下半部看到使用使用工作隊和tasklet比較多

參考資料

Linux 2.6.30.4原始碼

linux 3.10.y原始碼

《linux核心修煉之道》