1. 简介
IRQ（Interrupt Request，中断请求）在Linux系统中用于处理硬件设备的中断信号。当硬件设备需要处理一个事件时，会向CPU发出一个中断信号，CPU会中断当前的任务，转而处理中断请求。本文将深入研究Linux中的IRQ处理机制。
2. IRQ分类
在Linux中，IRQ可以分为可共享中断和不可共享中断两种类型。
2.1 可共享中断
可共享中断是指多个设备可以共享同一个中断线的情况。在可共享中断中，Linux内核使用了一种IRQ控制器的概念，它负责协调和管理多个设备的中断请求。例如，对于一个以太网卡和一个USB控制器共享同一个中断线的情况，IRQ控制器会根据设备的优先级和需求来动态分配中断处理的CPU资源。
2.2 不可共享中断
不可共享中断是指某个设备独占了一个中断线的情况。在不可共享中断中，CPU只会响应该设备的中断请求，并将其他中断请求屏蔽。例如，硬盘控制器通常是独占一个中断线，因为硬盘访问需要较高的优先级和独占的CPU资源。
3. IRQ处理流程
以下是Linux中IRQ处理的一般流程：
3.1 中断请求到来
当硬件设备发出一个中断信号时，这个中断信号会被传递到CPU的中断控制器，并由中断控制器记录下发生中断的设备的IRQ编号。
3.2 中断处理函数调用
中断控制器将中断请求传递给IRQ处理程序，IRQ处理程序是由设备驱动程序注册的，用于处理特定设备的中断事件。中断处理程序可能会进行一些关键的操作，例如读取设备的寄存器数据、执行某些操作或唤醒睡眠中的进程。
3.3 关中断
在中断处理程序开始执行时，通常会将中断屏蔽以防止其他中断干扰。这是通过将CPU的中断屏蔽位设置为高来实现的。
3.4 中断处理程序执行
中断处理程序执行期间，CPU专注于处理中断请求，以提高实时性和响应速度。中断处理程序的时间应该尽可能短，以免长时间占用CPU，导致其他任务无法及时执行。
3.5 中断处理程序返回
当中断处理程序完成任务后，会从中断处理程序中返回，并将CPU的中断屏蔽位复原。这样，其他中断请求才有可能被处理。
4. 示例代码
#include <linux/interrupt.h>
irqreturn_t irq_handler(int irq, void *dev_id)
{
/* 中断处理程序代码 */
...
return IRQ_HANDLED;
}
static int __init my_module_init(void)
{
/* 注册中断处理程序 */
int result = request_irq(irq_number, irq_handler, IRQF_SHARED, "my_module", (void *)my_device);
if (result)
{
printk(KERN_ERR "Could not register IRQ handler\n");
return result;
}
...
}
static void __exit my_module_exit(void)
{
/* 取消中断处理程序的注册 */
free_irq(irq_number, (void *)my_device);
...
}
5. 总结
本文详细介绍了Linux中处理IRQ的机制。通过了解IRQ分类、IRQ处理流程以及示例代码，我们可以更深入地理解和掌握Linux中的IRQ处理。IRQ的正确处理对于系统的稳定性和性能至关重要，因此在实际开发中需要严格遵循固定的处理流程和最佳实践。