Documentation/translations/zh_CN/core-api/genericirq.rst

   1 .. include:: ../disclaimer-zh_CN.rst
   2
   3 :Original: Documentation/core-api/genericirq.rst
   4
   5 :翻译:
   6
   7  司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn>
   8
   9 :校译:
  10
  11  吴想成 Wu XiangCheng <bobwxc@email.cn>
  12
  13 .. include:: <isonum.txt>
  14
  15 .. _cn_core-api_genericirq:
  16
  17 ================
  18 Linux通用IRQ处理
  19 ================
  20
  21 :版权: |copy| 2005-2010: Thomas Gleixner
  22 :版权: |copy| 2005-2006:  Ingo Molnar
  23
  24 简介
  25 ====
  26
  27 通用中断处理层是为了给设备驱动程序提供一个完整的中断处理抽象（层）。它能够处
  28 理所有不同类型的中断控制器硬件。设备驱动程序使用通用API函数来请求、启用、禁
  29 用和释放中断。驱动程序不需要知道任何关于硬件处理中断的细节，所以它们可以在不同的
  30 平台上使用而不需要修改代码。
  31
  32 本文档提供给那些希望在通用IRQ处理层的帮助下实现基于其架构的中断子系统的开发
  33 者。
  34
  35 理论依据
  36 ========
  37
  38 Linux中中断处理的原始实现使用__do_IRQ()超级处理程序，它能够处理每种类型的
  39 中断逻辑。
  40
  41 最初，Russell King确定了不同类型的处理程序，以便为Linux 2.5/2.6中的ARM中
  42 断处理程序实现建立一个相当通用的集合。他区分了以下几种类型:
  43
  44 -  电平触发型
  45
  46 -  边沿触发型
  47
  48 -  简单型
  49
  50 在实现过程中，我们发现了另一种类型:
  51
  52 -  响应EOI（end of interrupt）型
  53
  54 在SMP的__do_IRQ()超级处理程序中，还需定义一种类型：
  55
  56 -  每cpu型（针对CPU SMP）
  57
  58 这种高层IRQ处理程序的拆分实现使我们能够为每个特定的中断类型优化中断处理的流
  59 程。这减少了该特定代码路径的复杂性，并允许对特定类型进行优化处理。
  60
  61 最初的通用IRQ实现使用hw_interrupt_type结构体及其 ``->ack`` ``->end`` 等回
  62 调来区分超级处理程序中的流控制。这导致了流逻辑和低级硬件逻辑的混合，也导致了
  63 不必要的代码重复：例如i386中的 ``ioapic_level_irq`` 和 ``ioapic_edge_irq`` ，
  64 这两个IRQ类型共享许多低级的细节，但有不同的流处理。
  65
  66 一个更自然的抽象是“irq流”和“芯片细节”的干净分离。
  67
  68 分析一些架构的IRQ子系统的实现可以发现，他们中的大多数可以使用一套通用的“irq
  69 流”方法，只需要添加芯片级的特定代码。这种分离对于那些需要IRQ流本身而不需要芯
  70 片细节的特定（子）架构也很有价值——以提供了一个更透明的IRQ子系统设计。
  71
  72 每个中断描述符都被分配给它自己的高层流程处理程序，这通常是一个通用的实现。(这
  73 种高层次的流程处理程序的实现也使得提供解复用处理程序变得简单，这可以在各种架
  74 构的嵌入式平台上找到。)
  75
  76 这种分离使得通用中断处理层更加灵活和可扩展。例如，一个（子）架构可以使用通用
  77 的IRQ流实现“电平触发型”中断，并添加一个（子）架构特定的“边沿型”实现。
  78
  79 为了使向新模型的过渡更容易，并防止破坏现有实现，__do_IRQ()超级处理程序仍然
  80 可用。这导致了一种暂时的双重性。随着时间的推移，新的模型应该在越来越多的架构中
  81 被使用，因为它能使IRQ子系统更小更干净。它已经被废弃三年了，即将被删除。
  82
  83 已知的缺陷和假设
  84 ================
  85
  86 没有（但愿如此）。
  87
  88 抽象层
  89 ======
  90
  91 中断代码中主要有三个抽象层次:
  92
  93 1. 高级别的驱动API
  94
  95 2. 高级别的IRQ流处理器
  96
  97 3. 芯片级的硬件封装
  98
  99 中断控制流
 100 ----------
 101
 102 每个中断都由一个中断描述符结构体irq_desc来描述。中断是由一个“无符号整型”的数值来
 103 引用的，它在描述符结构体数组中选择相应的中断描述符结构体。描述符结构体包含状态
 104 信息和指向中断流方法和中断芯片结构的指针，这些都是分配给这个中断的。
 105
 106 每当中断触发时，低级架构代码通过调用desc->handle_irq()调用到通用中断代码中。
 107 这个高层IRQ处理函数只使用由分配的芯片描述符结构体引用的desc->irq_data.chip
 108 基元。
 109
 110 高级驱动程序API
 111 ---------------
 112
 113 高层驱动API由以下函数组成:
 114
 115 -  request_irq()
 116
 117 -  request_threaded_irq()
 118
 119 -  free_irq()
 120
 121 -  disable_irq()
 122
 123 -  enable_irq()
 124
 125 -  disable_irq_nosync() (SMP only)
 126
 127 -  synchronize_irq() (SMP only)
 128
 129 -  irq_set_irq_type()
 130
 131 -  irq_set_irq_wake()
 132
 133 -  irq_set_handler_data()
 134
 135 -  irq_set_chip()
 136
 137 -  irq_set_chip_data()
 138
 139 详见自动生成的函数文档。
 140
 141 .. note::
 142
 143     由于文档构建流程所限，中文文档中并没有引入自动生成的函数文档，所以请读者直接
 144     阅读源码注释。
 145
 146 电平触发型IRQ流处理程序
 147 -----------------------
 148
 149 通用层提供了一套预定义的irq-flow方法:
 150
 151 -  handle_level_irq()
 152
 153 -  handle_edge_irq()
 154
 155 -  handle_fasteoi_irq()
 156
 157 -  handle_simple_irq()
 158
 159 -  handle_percpu_irq()
 160
 161 -  handle_edge_eoi_irq()
 162
 163 -  handle_bad_irq()
 164
 165 中断流处理程序（无论是预定义的还是架构特定的）由架构在启动期间或设备初始化期间分配给
 166 特定中断。
 167
 168 默认流实现
 169 ~~~~~~~~~~
 170
 171 辅助函数
 172 ^^^^^^^^
 173
 174 辅助函数调用芯片基元，并被默认流实现所使用。以下是实现的辅助函数（简化摘录）::
 175
 176     default_enable(struct irq_data *data)
 177     {
 178         desc->irq_data.chip->irq_unmask(data);
 179     }
 180
 181     default_disable(struct irq_data *data)
 182     {
 183         if (!delay_disable(data))
 184             desc->irq_data.chip->irq_mask(data);
 185     }
 186
 187     default_ack(struct irq_data *data)
 188     {
 189         chip->irq_ack(data);
 190     }
 191
 192     default_mask_ack(struct irq_data *data)
 193     {
 194         if (chip->irq_mask_ack) {
 195             chip->irq_mask_ack(data);
 196         } else {
 197             chip->irq_mask(data);
 198             chip->irq_ack(data);
 199         }
 200     }
 201
 202     noop(struct irq_data *data))
 203     {
 204     }
 205
 206
 207
 208 默认流处理程序的实现
 209 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 210
 211 电平触发型IRQ流处理器
 212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 213
 214 handle_level_irq为电平触发型的中断提供了一个通用实现。
 215
 216 实现的控制流如下（简化摘录）::
 217
 218     desc->irq_data.chip->irq_mask_ack();
 219     handle_irq_event(desc->action);
 220     desc->irq_data.chip->irq_unmask();
 221
 222
 223 默认的需回应IRQ流处理器
 224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 225
 226 handle_fasteoi_irq为中断提供了一个通用的实现，它只需要在处理程序的末端有一个EOI。
 227
 228 实现的控制流如下（简化摘录）::
 229
 230     handle_irq_event(desc->action);
 231     desc->irq_data.chip->irq_eoi();
 232
 233
 234 默认的边沿触发型IRQ流处理器
 235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 236
 237 handle_edge_irq为边沿触发型的中断提供了一个通用的实现。
 238
 239 实现的控制流如下（简化摘录）::
 240
 241     if (desc->status & running) {
 242         desc->irq_data.chip->irq_mask_ack();
 243         desc->status |= pending | masked;
 244         return;
 245     }
 246     desc->irq_data.chip->irq_ack();
 247     desc->status |= running;
 248     do {
 249         if (desc->status & masked)
 250             desc->irq_data.chip->irq_unmask();
 251         desc->status &= ~pending;
 252         handle_irq_event(desc->action);
 253     } while (status & pending);
 254     desc->status &= ~running;
 255
 256
 257 默认的简单型IRQ流处理器
 258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 259
 260 handle_simple_irq提供了一个简单型中断的通用实现。
 261
 262 .. note::
 263
 264    简单型的流处理程序不调用任何处理程序/芯片基元。
 265
 266 实现的控制流程如下（简化摘录）::
 267
 268     handle_irq_event(desc->action);
 269
 270
 271 默认的每CPU型流处理程序
 272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 273
 274 handle_percpu_irq为每CPU型中断提供一个通用的实现。
 275
 276 每个CPU中断只在SMP上可用，该处理程序提供了一个没有锁的简化版本。
 277
 278 以下是控制流的实现（简化摘录）::
 279
 280     if (desc->irq_data.chip->irq_ack)
 281         desc->irq_data.chip->irq_ack();
 282     handle_irq_event(desc->action);
 283     if (desc->irq_data.chip->irq_eoi)
 284         desc->irq_data.chip->irq_eoi();
 285
 286
 287 EOI边沿型IRQ流处理器
 288 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 289
 290 handle_edge_eoi_irq提供了一个异常的边沿触发型处理程序，它只用于拯救powerpc/cell
 291 上的一个严重失控的irq控制器。
 292
 293 坏的IRQ流处理器
 294 ^^^^^^^^^^^^^^^
 295
 296 handle_bad_irq用于处理没有真正分配处理程序的假中断。
 297
 298 特殊性和优化
 299 ~~~~~~~~~~~~
 300
 301 通用函数是为“干净”的架构和芯片设计的，它们没有平台特定的IRQ处理特殊性。如果一
 302 个架构需要在“流”的层面上实现特殊性，那么它可以通过覆盖高层的IRQ-流处理程序来实
 303 现。
 304
 305 延迟中断禁用
 306 ~~~~~~~~~~~~
 307
 308 每个中断可选择的功能是由Russell King在ARM中断实现中引入的，当调用disable_irq()
 309 时，不会在硬件层面上屏蔽中断。中断保持启用状态，而在中断事件发生时在流处理器中被
 310 屏蔽。这可以防止在硬件上丢失边沿中断，因为硬件上不存储边沿中断事件，而中断在硬件
 311 级被禁用。当一个中断在IRQ_DISABLED标志被设置时到达，那么该中断在硬件层面被屏蔽，
 312 IRQ_PENDING位被设置。当中断被enable_irq()重新启用时，将检查挂起位，如果它被设置，
 313 中断将通过硬件或软件重发机制重新发送。(当你想使用延迟中断禁用功能，而你的硬件又不
 314 能重新触发中断时，有必要启用CONFIG_HARDIRQS_SW_RESEND。) 延迟中断禁止功能是不可
 315 配置的。
 316
 317 芯片级硬件封装
 318 --------------
 319
 320 芯片级硬件描述符结构体 :c:type:`irq_chip` 包含了所有与芯片直接相关的功能，这些功
 321 能可以被irq流实现所利用。
 322
 323 -  ``irq_ack``
 324
 325 -  ``irq_mask_ack`` - 可选的，建议使用的性能
 326
 327 -  ``irq_mask``
 328
 329 -  ``irq_unmask``
 330
 331 -  ``irq_eoi`` - 可选的，EOI流处理程序需要
 332
 333 -  ``irq_retrigger`` - 可选的
 334
 335 -  ``irq_set_type`` - 可选的
 336
 337 -  ``irq_set_wake`` - 可选的
 338
 339 这些基元的意思是严格意义上的：ack是指ACK，masking是指对IRQ线的屏蔽，等等。这取决
 340 于流处理器如何使用这些基本的低级功能单元。
 341
 342 __do_IRQ入口点
 343 ==============
 344
 345 最初的实现__do_IRQ()是所有类型中断的替代入口点。它已经不存在了。
 346
 347 这个处理程序被证明不适合所有的中断硬件，因此被重新实现了边沿/级别/简单/超高速中断
 348 的拆分功能。这不仅是一个功能优化。它也缩短了中断的代码路径。
 349
 350 在SMP上的锁
 351 ===========
 352
 353 芯片寄存器的锁定是由定义芯片基元的架构决定的。每个寄存器的结构通过desc->lock，由
 354 通用层保护。
 355
 356 通用中断芯片
 357 ============
 358
 359 为了避免复制相同的IRQ芯片实现，核心提供了一个可配置的通用中断芯片实现。开发者在自
 360 己实现相同的功能之前，应该仔细检查通用芯片是否符合他们的需求，并以稍微不同的方式实
 361 现相同的功能。
 362
 363 该API在以下内核代码中:
 364
 365 kernel/irq/generic-chip.c
 366
 367 结构体
 368 ======
 369
 370 本章包含自动生成的结构体文档，这些结构体在通用IRQ层中使用。
 371
 372 该API在以下内核代码中:
 373
 374 include/linux/irq.h
 375
 376 include/linux/interrupt.h
 377
 378 提供的通用函数
 379 ==============
 380
 381 这一章包含了自动生成的内核API函数的文档，这些函数被导出。
 382
 383 该API在以下内核代码中:
 384
 385 kernel/irq/manage.c
 386
 387 kernel/irq/chip.c
 388
 389 提供的内部函数
 390 ==============
 391
 392 本章包含自动生成的内部函数的文档。
 393
 394 该API在以下内核代码中:
 395
 396 kernel/irq/irqdesc.c
 397
 398 kernel/irq/handle.c
 399
 400 kernel/irq/chip.c
 401
 402 鸣谢
 403 ====
 404
 405 感谢以下人士对本文档作出的贡献：
 406
 407 1. Thomas Gleixner tglx@linutronix.de
 408
 409 2. Ingo Molnar mingo@elte.hu