Linux 2.6 中断处理原理简介

Linux 2.6 中断处理原理简介

中断描述符表（Interrupt Descriptor Table，IDT）是一个系统表，它与每一个中断或异常向量相联系，每一个向量在表中存放的是相应的中断或异常处理程序的入口地址。内核在允许中断发生前，也就是在系统初始化时，必须把 IDT 表的初始化地址装载到 idtr 寄存器中，初始化表中的每一项。

当处于实模式下时，IDT 被初始化并由 BIOS 程序所使用。然而，一旦 Linux 开始接管，IDT 就被移到 ARM 的另一个区域，并进行第二次初始化，因为 Linux 不使用任何 BIOS 程序，而使用自己专门的中断服务程序（例程）（interrupt service routine，ISR）。中断和异常处理程序很像常规的 C 函数

有三个主要的数据结构包含了与 IRQ 相关的所有信息：hw_interrupt_type、irq_desc_t 和 irqaction，图3 解释了它们之间是如何关联的。

图 3：IRQ 结构之间的关系

在 X86 系统中，对于 8259A 和 I/O APIC 这两种不同类型的中断控制器，hw_interrupt_type 结构体被赋予不同的值，具体区别参见表 2。

在中断初始化阶段，调用 hw_interrupt_type 类型的变量初始化 irq_desc_t 结构中的 handle 成员。在早期的系统中使用级联的8259A，所以将用 i8259A_irq_type 来进行初始化，而对于SMP系统来说，要么以 ioapic_edge_type，或以 ioapic_level_type 来初始化 handle 变量。

对于每一个外设，要么以静态（声明为 static 类型的全局变量）或动态（调用 request_irq 函数）的方式向 Linux 内核注册中断处理程序。不管以何种方式注册，都会声明或分配一块 irqaction 结构（其中 handler 指向中断服务程序），然后调用 setup_irq() 函数，将 irq_desc_t 和 irqaction 联系起来。

当中断发生时，通过中断描述符表 IDT 获取中断服务程序入口地址，对于 32≤ i ≤255（i≠128） 之间的中断向量，将会执行 push $i-256,jmp common_interrupt 指令。随之将调用 do_IRQ() 函数，以中断向量为 irq_desc[] 结构的下标，获取 action 的指针，然后调用 handler 所指向的中断服务程序。

从以上描述，我们不难看出整个中断的流程，如图 4 所示：

图 4：X86中断流