Linux实现中断共享：一种新技术
在Linux内核中，中断是一种非常重要的机制，用于处理来自硬件设备的异步事件。每个硬件设备都有自己的中断号和中断处理程序，用于响应设备发送的中断请求。然而，由于硬件资源的限制，有时候需要多个设备共享同一个中断号。本文将介绍一种新的技术，可以在Linux中实现中断共享。
中断共享的挑战和现有方案
在传统的中断处理机制中，每个设备都有一个唯一的中断号，当设备发生中断时，对应的中断处理程序会被调用。然而，由于硬件资源的限制，有时候需要多个设备共享同一个中断号。这就引发了中断共享的问题。
传统的解决方案是使用IRQ链表，即为每个中断号维护一个链表，链表中的每个节点表示一个设备。当发生中断时，会遍历对应中断号的链表，依次调用每个设备的中断处理程序。然而，这种方案存在一些问题。首先，遍历链表会消耗一定的时间，影响中断的实时性。其次，如果一个设备的中断处理程序执行时间过长，会影响其他设备的响应时间。
Linux中断共享的新技术
为了解决中断共享的问题，Linux内核引入了一种新的技术，即虚拟中断控制器（Virtual Interrupt Controller，简称VIC）。VIC是一个软件实现的中断控制器，可以将多个设备的中断共享在同一个中断号上。
VIC的工作原理如下：
在系统初始化阶段，创建一个虚拟中断控制器，并为其分配一个中断号。
每个设备在初始化时将自己注册到虚拟中断控制器上，并指定自己关心的中断事件。
当发生中断时，虚拟中断控制器接收到中断请求后，会依次调用每个设备的中断处理程序。
通过使用虚拟中断控制器，可以避免遍历链表的开销，并且每个设备的中断处理程序是独立执行的，不会互相影响。这样可以提高中断的实时性，并且保证每个设备都能够及时响应中断。
示例代码
下面是一个示例代码，演示如何在Linux中实现中断共享：
#include <linux/interrupt.h>
static irqreturn_t shared_interrupt_handler(int irq, void *data)
{
// 中断处理程序的代码
...
return IRQ_HANDLED;
}
static int __init shared_interrupt_init(void)
{
// 创建虚拟中断控制器
int irq = allocate_irq();
if (irq < 0)
{
printk(KERN_ERR "Failed to allocate IRQ\n");
return -ENOMEM;
}
// 注册中断处理程序
int error = request_irq(irq, shared_interrupt_handler,
IRQF_SHARED, "shared_interrupt", NULL);
if (error)
{
printk(KERN_ERR "Failed to register interrupt handler\n");
return error;
}
// 注册设备到虚拟中断控制器
register_device_to_vic(irq, device1, IRQF_SHARED);
register_device_to_vic(irq, device2, IRQF_SHARED);
...
return 0;
}
static void __exit shared_interrupt_exit(void)
{
// 释放中断资源
free_irq(irq, NULL);
...
}
module_init(shared_interrupt_init);
module_exit(shared_interrupt_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
在上述代码中，首先使用`allocate_irq()`函数分配一个中断号，然后使用`request_irq()`函数注册中断处理程序到该中断号。接下来，使用`register_device_to_vic()`函数将设备注册到虚拟中断控制器上，指定共享中断。最后，在模块的初始化函数中调用`module_init()`注册初始化函数，在模块的退出函数中调用`module_exit()`注册退出函数。
总结
通过引入虚拟中断控制器，Linux实现了中断共享的新技术。这种技术可以提高中断的实时性，并且保证每个设备都能够及时响应中断。开发人员可以使用虚拟中断控制器来实现多个设备的中断共享，从而更好地管理硬件资源。