Linux内核设计与实现（7）第七章：中断处理
1. 中断背景，定义；分类；上下部机制；中断号；中断上下文等
1.定义： 中断是硬件在需要的时候向CPU发出信号，
CPU暂时停止正在进行的工作，来处理硬件请求的一种机制
2.背景：没有中断的话，CPU和外围设备之间协同工作/通信可能只有轮询这个方法：
CPU定期检查硬件状态，需要处理时就处理，否则就跳过。
轮询的缺点/引入中断机制
3.类型：Linux中通常分为外部中断（又叫硬件中断）和内部中断（又叫异常）
1. 同步中断(异常/内部中断)：同步中断由CPU本身产生，又称为内部中断或异常
同步中断举例：缺页中断
2. 异步中断(中断/外部中断)：异步中断是由外部硬件设备产生，又称为外部中断或中断
异步中断举例：网卡的工作原理
4.中断号：中断对应着一个中断号，内核通过这个中断号查找相应的中断服务程序
5.中断上下文：中断服务程序不在进程上下文中执行，
而是在一个与所有进程都无关的、专门的中断上下文中运行
6.中断和信号：中断： 硬件/进程发，内核收
信号：内核发，进程收
7.中断与异常：
1. 异常与中断不同，中断是由硬件引起的；
2. 异常则发生在编程失误而导致错误指令，
或者在执行期间出现特殊情况必须要靠内核来处理的时候
8.上下半部机制：
1. 背景：中断处理程序运行需要快速执行（因为不可阻塞），
同时要能完成尽可能多的工作，这里存在矛盾
2. 上下半部： 因此把中断处理切分为两个部分
3. 优点：这种设计可以使系统处于中断屏蔽状态的时间尽可能的短，以此来提高系统的响应能力。
4. 上半部：处理紧急功能，取寄存器状态
5. 下半部：完成中断事件绝大多数任务
6. 上下半部划分原则：
1） 如果一个任务对时间非常敏感，将其放在中断处理程序中执行；
2） 如果一个任务和硬件有关，将其放在中断处理程序中执行；
3） 如果一个任务要保证不被其他中断打断，将其放在中断处理程序中执行；
4） 其他所有任务，考虑放置在下半部执行
详细参考之前的文章：
Linux 中断
https://blog.csdn.net/lqy971966/article/details/111196470
2. 中断相关函数
实现一个中断，主要需要知道3个函数：
注册中断的函数 request_irq
释放中断的函数 free_irq
中断处理程序的声明 intr_handler
code: include/linux/interrupt.h
2.1 注册中断的函数 request_irq
/*
* irg - 表示要分配的中断号
* handler - 实际的中断处理程序
* flags - 标志位，表示此中断的具有特性
* name - 中断设备名称的ASCII 表示，这些会被/proc/irq和/proc/interrupts文件使用
* dev - 用于共享中断线，多个中断程序共享一个中断线时(共用一个中断号)，依靠dev来区别各个中断程序
* 返回值：
* 执行成功：0
* 执行失败：非0
*/
int request_irq(unsigned int irq,
irq_handler_t handler,
unsigned long flags,
const char* name,
void *dev)
2.2 释放中断的函数 free_irq
void free_irq(unsigned int irq, void *dev)
如果不是共享中断线，则直接删除irq对应的中断线。
如果是共享中断线，则判断此中断处理程序是否中断线上的最后一个中断处理程序，
是最后一个中断处理程序 -> 删除中断线和中断处理程序
不是最后一个中断处理程序 -> 删除中断处理程序
2.3 中断处理程序的声明 intr_handler
/*
* 中断处理程序的声明
* @irp - 中断处理程序(即request_irq()中handler)关联的中断号
* @dev - 与 request_irq()中的dev一样，表示一个设备的结构体
* 返回值：
* irqreturn_t - 执行成功：IRQ_HANDLED 执行失败：IRQ_NONE
*/
static irqreturn_t intr_handler(int, irq, void *dev)
3. 中断处理机制
中断处理的过程主要涉及3函数：
do_IRQ 与体系结构有关，对所接收的中断进行应答
handle_IRQ_event 调用中断线上所有中断处理
ret_from_intr 恢复寄存器，将内核恢复到中断前的状态
3.1 中断处理流程图：
4. 中断控制方法
函数 说明
local_irq_disable() 禁止本地中断传递
local_irq_enable() 激活本地中断传递
local_irq_save() 保存本地中断传递的当前状态，然后禁止本地中断传递
local_irq_restore() 恢复本地中断传递到给定的状态
disable_irq() 禁止给定中断线，
并确保该函数返回之前在该中断线上没有处理程序在运行
disable_irq_nosync() 禁止给定中断线
enable_irq() 激活给定中断线
irqs_disabled() 如果本地中断传递被禁止，则返回非0；否则返回0
in_interrupt() 如果在中断上下文中，则返回非0；如果在进程上下文中，则返回0
in_irq() 如果当前正在执行中断处理程序，则返回非0；否则返回0
参考；
书籍
https://www.cnblogs.com/wang_yb/archive/2013/04/19/3030345.html
其他