八、找到中断或异常处理程序的第一条指令后,跳转这到这一指令的过程
1.中断
(1)在当前进程的内核堆栈中保存IRQ的值,为什么与系统调用号区分,保存的是-n
(2)在当前进程的内核堆栈中保存寄存器的值:SAVE_ALL
EFLAGS、CS、EIP、SS、ESP不包括在内,因为它们由控制单元自动保存(见七-7)
(3)把栈顶的地址存放到EAX中
(4)把用户段的选择符装到DS和ES中
(5)调用do_IRQ(),地址保存在CS、EIP中(见七-7)
(6)为正在给IRQ线服务的PIC(中断控制器)一个应答,这将允许PIC进一步发出中断
(7)执行共享这个IRQ的所有设备的ISR(总服务程序称为IRQ,某个设备的具体的服务程序称为ISR)
(8)跳到ret_from_intr()的地址后终止
(6)(7)(8)都是在(5)中被调用的,见十
2.异常
(1)如果异常发生时,控制单元没有自己把一个出错码压出栈中(见七-6),则压入一个空值。
这个“凑数”的出错码不在正常的出错码应该在的位置,以下-步是为了把它调整到它应该在的位置
(3)把异常处理程序的地址压入栈中
(4)把异常处理程度可能用到的寄存器保存到栈中
(5)把栈中位于ESP+36处的硬件出错码拷贝到EDX中,给栈中这一位置存上-1
(6)把保存在栈中ESP+32位置的异常处理程序的地址装入EDI中,给栈中的这一位置写入ES的值
(7)把栈当栈顶拷贝到EAX中
(8)把用户段的选择符装到DS和ES中
(9)调用地址在EDI中的异常处理程序
九、从中断或异常处理程序返回的过程
1.跳转到用于返回的代码的入口点
(1)中断ret_from_intr()
(2)异常:ret_from_exception()
2.把当前线程描述符的地址装载到EBP
3.根据栈中的CS和EFLAGS确定要返回到用户态还是内核态
4.如果有进程调度请求则调度
5.通过执行iret指令结束控制,被中断的程序重新开始执行
十、总的中服务务程序IRQ
1.为正在给IRQ线服务的PIC(中断控制器)一个应答,这将允许PIC进一步发出中断
2.发生以下任何一种情况,则返回
(1)相应的IRQ线被禁止
(2)另一个CPU正常处理这类中断
(3)没有相关的ISR
3.执行共享这个IRQ的所有设备的ISR
4.检查是否有可延迟函数在等待执行,如果有do_softirq()
5.ret_from_intr()
十一、中断服务例程
一个中断服务例程(ISR)实现一种特定设备的操作。当中断处理程序必须执行ISR时,它就调用hand_IRQ_event()函数。
十二、IRQ线的动态分配
在激活一个准备利用IRQ线的设备之前,其相应的驱动程序调用request_irq()。这个函数建立一个新的irqaction函数,并用参数值初始化它。然后调用setup_irq()函数把这个描述符插入到适合的IRQ链表。如果setup_irq()返回一个出错码,设备驱动程序中止操作,这意味着IRQ线已有另一个设备所使用,而这个设备不允许中断共享。当设备操作结束时,驱动程序调用free_irq()函数从IRQ链表中删除这个描述符,并释放相应的内存区。
request_irq()
free_irq()
1.Linux把紧随中断要执行的操作分为三类
特点 处理方法 举例 第一类 紧急的 在禁止可屏蔽中断的情况下立即执行 修改设备和处理器同时访问的数据结构 第二类 非紧急的 在开中断的情况下立即执行 修改那些只有处理器才会访问的数据结构(例如,按下一个键后读扫描码) 第三类 非紧急可延迟的 由独立的函数来执行 把缓冲区的内核拷贝到某个进程的地址空间2.把可延迟中断从中断处理程序中抽出来,由独立的函数来执行,有助于使内核保持较短的响应时间
3.Linux2.6使用可延迟函数和工作队列来处理可延迟中断,这两个都是内核函数。
二、可延迟函数
1.可延迟函数包括软中断和tasklet,tasklet是在软中断之上实现的
tasklet是I/O驱动程序中实现可延迟函数的首选方法。
tasklet建立在HI_SOFTIRQ和TASKLET_SOFTIRQ这两个软中断之上
几个tasklet可以与同一软中断相关联,每个tasklet执行自己的函数
分配方式 并发性 可重入性 软中断 编译时静态分配 可以并发地在多个CPU上运行 必须是可重入的,并明确地使用自旋锁保护其数据结构 tasklet 运行时动态分配 相同类型的tasklet总是被串行地执行。不同类型的tasklet可以在几个CPU上并发地执行 不必是可重入的2.由给定CPU激活的一个可延迟函数必须在同一个CPU上执行
可延迟函数执行时不允许内核抢占,因为从一个CPU移到另一个CPU的过程需要将进程挂起
3.中断与软中断所使用的数据结构比较
中断 软中断 中断向量号描述符 irq_desc[中断向量号] softirq_vec[软中断号] 中断请求寄存器 中断请求寄存器 __softirq_active 中断屏蔽寄存器 中断屏蔽寄存器 __soft_mask 中断处理程序 do_handler_name bh[]:32个 中断处理程序描述项 irqaction softirq_action 中断机制的初始化 trap_init():异常初始化init_IRQ():中断初始化 softirq_action 中断请求队列初始化 init_ISA_irqs() open_softirq 中断处理程序与中断请求队列相关联 request_irq() init_bh() 执行中断 do_IRQ() do_softirq
4.激活可延迟函数
(1)激活软中断
A.把软中断置为把挂起状态,并周期性地检查处于挂起状态的软中断。如果有,就调用do_softirq()
B.一般是在以下几个点来检查挂起的软中断的a.调用local_bh_enable()激活本地软中断时b.do_IRQ()完成I/O中断的处理即将退出时c.用于周期性检查挂起状态软中断的内核线程ksoftirqd被唤醒时d.else,我觉得不太重要
(2)激活tasklet
A.把自己定义的描述符加入到tasklet_vec指向的链表中即可。调用tasklet_action()时,依次处理队列中的每个tasklet描述符,然后清空tasklet_vec指向的链表。
B.tasklet的每次激活至多触发tasklet函数的一次执行,除非tasklet函数重新激活自己
三、工作队列
1.它们允许内核函数被激活,并稍后由一种叫做工作者线程的特殊内核线程来执行
如果系统有n个CPU,就会创建n个工作者,但是只会创建一个工作队列
2.工作队列与可延迟函数的区别:
可延迟函数运行中断上下文中,而工作队列运行在进程中下文中。
可延迟函数不能阻塞,工作队列可执行可阻塞函数
可延迟函数被执行时不可能有任何正在运行的进程,工作队列中的函数由内核线程来执行,不访问用户态地址空间
3.工作队列的激活
把要执行的函数的描述符插入到工作队列中。
工作者等待函数被插入队列,被唤醒后把函数描述符取下并执行。
由于工作队列函数可以阻塞,工作者线程可以睡觉,或移动另一个CPU
总而言之:
当发生一个中断时,