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21
Interrupts/linux-interrupts-10.md
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@@ -2,7 +2,7 @@
=====================
终结篇
-------------------------
本文是 Linux 内核[中断和中断处理](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Interrupts/index.html)的第十节。在[上一节](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Interrupts/linux-interrupts-9.html)，我们了解了延后中断及其相关概念，如 `softirq`，`tasklet`，`workqueue`。本节我们继续深入这个主题，现在是见识真正的硬件驱动的时候了。
本文是 Linux 内核[中断和中断处理](/Interrupts/)的第十节。在[上一节](/Interrupts/linux-interrupts-9.md)，我们了解了延后中断及其相关概念，如 `softirq`，`tasklet`，`workqueue`。本节我们继续深入这个主题，现在是见识真正的硬件驱动的时候了。
以 [StringARM** SA-100/21285 评估板](http://netwinder.osuosl.org/pub/netwinder/docs/intel/datashts/27813501.pdf)串行驱动为例，我们来观察驱动程序如何请求一个 [IRQ](https://en.wikipedia.org/wiki/Interrupt_request_%28PC_architecture%29) 线，一个中断被触发时会发生什么之类的。驱动程序代码位于 [drivers/tty/serial/21285.c](https://github.com/torvalds/linux/blob/master/drivers/tty/serial/21285.c) 源文件。好啦，源码在手，说走就走！
@@ -257,7 +257,7 @@ if (!action)
return -ENOMEM;
```
欲知 `kzalloc` 详情，请查阅专门介绍 Linux 内核[内存管理](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/MM/index.html)的章节。为 `irqaction` 分配空间后，我们即对这个结构体进行初始化，设置它的中断处理程序，中断标志，设备名称等等：
欲知 `kzalloc` 详情，请查阅专门介绍 Linux 内核[内存管理](/MM/)的章节。为 `irqaction` 分配空间后，我们即对这个结构体进行初始化，设置它的中断处理程序，中断标志，设备名称等等：
```C
action->handler = handler;
@@ -297,7 +297,7 @@ if (new->thread_fn && !nested) {
准备处理中断
------------------------------
通过上文，我们观察了为给定的中断描述符请求中断号，为给定的中断注册 `irqaction` 结构体的过程。我们已经知道，当一个中断事件发生时，中断控制器向处理器通知该事件，处理器尝试为这个中断找到一个合适的中断门。如果你已阅读本章[第八节](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Interrupts/linux-interrupts-8.html)，你应该还记得 `native_init_IRQ` 函数。这个函数会初始化本地 [APIC](https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Programmable_Interrupt_Controller)。这个函数的如下部分是我们现在最感兴趣的地方：
通过上文，我们观察了为给定的中断描述符请求中断号，为给定的中断注册 `irqaction` 结构体的过程。我们已经知道，当一个中断事件发生时，中断控制器向处理器通知该事件，处理器尝试为这个中断找到一个合适的中断门。如果你已阅读本章[第八节](/Interrupts/linux-interrupts-8.md)，你应该还记得 `native_init_IRQ` 函数。这个函数会初始化本地 [APIC](https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Programmable_Interrupt_Controller)。这个函数的如下部分是我们现在最感兴趣的地方：
```C
for_each_clear_bit_from(i, used_vectors, first_system_vector) {
@@ -342,7 +342,7 @@ common_interrupt:
interrupt do_IRQ
```
`interrupt` 宏定义在同一个源文件中。它把[通用](https://en.wikipedia.org/wiki/Processor_register)寄存器的值保存在栈中。如果需要，它还会通过 `SWAPGS` 汇编指令在内核中改变用户空间 `gs` 寄存器。它会增加 [per-cpu](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Concepts/linux-cpu-1.html) 的 `irq_count` 变量，来表明我们处于中断状态，然后调用 `do_IRQ` 函数。该函数定义于 [arch/x86/kernel/irq.c](https://github.com/torvalds/linux/blob/master/arch/x86/kernel/irq.c) 源文件中，作用是处理我们的设备中断。让我们一起考察这个函数。`do_IRQ` 函数接受一个参数 - `pt_regs` 结构体，它存放着用户空间寄存器的值：
`interrupt` 宏定义在同一个源文件中。它把[通用](https://en.wikipedia.org/wiki/Processor_register)寄存器的值保存在栈中。如果需要，它还会通过 `SWAPGS` 汇编指令在内核中改变用户空间 `gs` 寄存器。它会增加 [per-cpu](/Concepts/linux-cpu-1.md) 的 `irq_count` 变量，来表明我们处于中断状态，然后调用 `do_IRQ` 函数。该函数定义于 [arch/x86/kernel/irq.c](https://github.com/torvalds/linux/blob/master/arch/x86/kernel/irq.c) 源文件中，作用是处理我们的设备中断。让我们一起考察这个函数。`do_IRQ` 函数接受一个参数 - `pt_regs` 结构体，它存放着用户空间寄存器的值：
```C
__visible unsigned int __irq_entry do_IRQ(struct pt_regs *regs)
@@ -409,7 +409,7 @@ return 1;
退出中断
---------------------
好了，中断处理程序执行完毕，我们必须从中断中返回。在 `do_IRQ` 函数将工作处理完毕后，我们将回到 [arch/x86/entry/entry_64.S](https://github.com/torvalds/linux/blob/master/arch/x86/entry_entry_64.S) 汇编代码的 `ret_from_intr` 标签处。首先，我们通过 `DISABLE_INTERRUPTS` 宏禁止中断，这个宏被扩展成 `cli` 指令，将 [per-cpu](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Concepts/linux-cpu-1.html) 的 `irq_count` 变量值减 1。记住，当我们处于中断上下文的时候，这个变量的值是 `1`：
好了，中断处理程序执行完毕，我们必须从中断中返回。在 `do_IRQ` 函数将工作处理完毕后，我们将回到 [arch/x86/entry/entry_64.S](https://github.com/torvalds/linux/blob/master/arch/x86/entry_entry_64.S) 汇编代码的 `ret_from_intr` 标签处。首先，我们通过 `DISABLE_INTERRUPTS` 宏禁止中断，这个宏被扩展成 `cli` 指令，将 [per-cpu](/Concepts/linux-cpu-1.md) 的 `irq_count` 变量值减 1。记住，当我们处于中断上下文的时候，这个变量的值是 `1`：
```assembly
DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_NONE)
@@ -444,12 +444,11 @@ native_irq_return_iret:
总结
--------------------------
这里是[中断和中断处理](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Interrupts/index.html) 章节的第十节的结尾。如你在本节开头读到的那样，这是本章的最后一节。本章开篇阐述了中断理论，我们于是明白了什么是中断，中断的类型，然后也了解了异常以及对这种类型中断的处理，延后中断。最后在本节，我们考察了硬件中断和对这些中断的处理。当然，本节甚至本章都未能覆盖到 Linux 内核中断和中断处理的所有方面。这样并不现实，至少对我而言如此。这是一项浩大工程，不知你作何感想，对我来说，它确实浩大。这个主题远远超出本章讲述的内容，我不确定地球上能否找到一本书可以涵盖这个主题。我们漏掉了关于中断和中断处理的很多内容，但我相信，深入研究中断和中断处理相关的内核源码是个不错的点子。
这里是[中断和中断处理](/Interrupts/) 章节的第十节的结尾。如你在本节开头读到的那样，这是本章的最后一节。本章开篇阐述了中断理论，我们于是明白了什么是中断，中断的类型，然后也了解了异常以及对这种类型中断的处理，延后中断。最后在本节，我们考察了硬件中断和对这些中断的处理。当然，本节甚至本章都未能覆盖到 Linux 内核中断和中断处理的所有方面。这样并不现实，至少对我而言如此。这是一项浩大工程，不知你作何感想，对我来说，它确实浩大。这个主题远远超出本章讲述的内容，我不确定地球上能否找到一本书可以涵盖这个主题。我们漏掉了关于中断和中断处理的很多内容，但我相信，深入研究中断和中断处理相关的内核源码是个不错的点子。
如果有任何疑问或者建议，撰写评论或者在 [twitter](https://twitter.com/0xAX) 上联系我。
**请注意，英语并非我的母语。任何不便之处，我深感抱歉。如果发现任何错误，请在 [linux-insides](https://github.com/0xAX/linux-insides) 向我发送 PR。(译者注：翻译问题请发送 PR 到 [linux-insides-cn](https://www.gitbook.com/book/xinqiu/linux-insides-cn))**
**请注意，英语并非我的母语。任何不便之处，我深感抱歉。如果发现任何错误，请在 [linux-insides](https://github.com/0xAX/linux-insides) 向我发送 PR。(译者注：翻译问题请发送 PR 到 [linux-insides-zh](https://github.com/hust-open-atom-club/linux-insides-zh))**
链接
---------------------------------
@@ -460,16 +459,16 @@ native_irq_return_iret:
* [initcall](http://kernelnewbies.org/Documents/InitcallMechanism)
* [uart](https://en.wikipedia.org/wiki/Universal_asynchronous_receiver/transmitter)
* [ISA](https://en.wikipedia.org/wiki/Industry_Standard_Architecture)
* [内存管理](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/MM/index.html)
* [内存管理](/MM/)
* [i2c](https://en.wikipedia.org/wiki/I%C2%B2C)
* [APIC](https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Programmable_Interrupt_Controller)
* [GNU 汇编器](https://en.wikipedia.org/wiki/GNU_Assembler)
* [处理器寄存器](https://en.wikipedia.org/wiki/Processor_register)
* [per-cpu](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Concepts/linux-cpu-1.html)
* [per-cpu](/Concepts/linux-cpu-1.md)
* [pid](https://en.wikipedia.org/wiki/Process_identifier)
* [设备树](https://en.wikipedia.org/wiki/Device_tree)
* [系统调用](https://en.wikipedia.org/wiki/System_call)
* [上一节](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Interrupts/linux-interrupts-9.html)
* [上一节](/Interrupts/linux-interrupts-9.md)

20
Interrupts/linux-interrupts-9.md
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@@ -4,7 +4,7 @@
延后中断(软中断，Tasklets 和工作队列)介绍
--------------------------------------------------------------------------------
这是 Linux 内核[中断和中断处理](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Interrupts/index.html)的第九节，在[上一节](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Interrupts/linux-interrupts-8.html)我们分析了源文件 [arch/x86/kernel/irqinit.c](https://github.com/torvalds/linux/blob/master/arch/x86/kernel/irqinit.c) 中的 `init_IRQ` 实现。接下来的这一节我们将继续深入学习外部硬件中断的初始化。
这是 Linux 内核[中断和中断处理](/Interrupts/)的第九节，在[上一节](/Interrupts/linux-interrupts-8.md)我们分析了源文件 [arch/x86/kernel/irqinit.c](https://github.com/torvalds/linux/blob/master/arch/x86/kernel/irqinit.c) 中的 `init_IRQ` 实现。接下来的这一节我们将继续深入学习外部硬件中断的初始化。
中断处理会有一些特点，其中最主要的两个是：
@@ -144,7 +144,7 @@ void raise_softirq(unsigned int nr)
__raise_softirq_irqoff(nr);
```
然后，通过 `in_interrupt` 函数获得 `irq_count` 值。我们在这一章的第一[小节](http://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Interrupts/linux-interrupts-1.html)已经知道它是用来检测一个 cpu 是否处于中断环境。如果我们处于中断上下文中，我们就退出 `raise_softirq_irqoff` 函数，装回 `IF` 标志位并允许当前处理器的中断。如果不在中断上下文中，就会调用 `wakeup_softirqd` 函数：
然后，通过 `in_interrupt` 函数获得 `irq_count` 值。我们在这一章的第一[小节](/Interrupts/linux-interrupts-1.md)已经知道它是用来检测一个 cpu 是否处于中断环境。如果我们处于中断上下文中，我们就退出 `raise_softirq_irqoff` 函数，装回 `IF` 标志位并允许当前处理器的中断。如果不在中断上下文中，就会调用 `wakeup_softirqd` 函数：
```C
if (!in_interrupt())
@@ -226,7 +226,7 @@ void __init softirq_init(void)
}
```
可以看到在函数开头定义了一个名为 cpu 的 integer 类型变量。接下来他会作为参数传递给宏 `for_each_possible_cpu` 来获得系统中所有的处理器。如果 `possible_cpu` 对你来说是一个新的术语，你可以阅读 [CPU masks](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Concepts/linux-cpu-2.html) 章节来了解更多知识。简单的说，`possible_cpu` 是系统运行期间插入的处理器集合。所有的 `possible processor` 存储在 `cpu_possible_bits` 位图中，你可以在 [kernel/cpu.c](https://github.com/torvalds/linux/blob/master/kernel/cpu.c) 中找到他的定义：
可以看到在函数开头定义了一个名为 cpu 的 integer 类型变量。接下来他会作为参数传递给宏 `for_each_possible_cpu` 来获得系统中所有的处理器。如果 `possible_cpu` 对你来说是一个新的术语，你可以阅读 [CPU masks](/Concepts/linux-cpu-2.md) 章节来了解更多知识。简单的说，`possible_cpu` 是系统运行期间插入的处理器集合。所有的 `possible processor` 存储在 `cpu_possible_bits` 位图中，你可以在 [kernel/cpu.c](https://github.com/torvalds/linux/blob/master/kernel/cpu.c) 中找到他的定义：
```C
static DECLARE_BITMAP(cpu_possible_bits, CONFIG_NR_CPUS) __read_mostly;
@@ -363,7 +363,7 @@ static void tasklet_action(struct softirq_action *a)
}
```
在 `tasklet_action` 开始时利用 `local_irq_disable` 宏禁用了当前处理器的中断(你可以阅读本书[第二部分](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Interrupts/linux-interrupts-2.html)了解更多关于此宏的信息)。接下来获取到当前处理器对应的普通优先级 tasklet 列表并把它设置为 `NULL` ，这是因为所有的 tasklet 都将被执行。然后使能当前处理器的中断，循环遍历 tasklet 列表，每一次遍历都会对当前 tasklet 调用 `tasklet_trylock` 函数来更新它的状态为 `TASKLET_STATE_RUN`：
在 `tasklet_action` 开始时利用 `local_irq_disable` 宏禁用了当前处理器的中断(你可以阅读本书[第二部分](/Interrupts/linux-interrupts-2.md)了解更多关于此宏的信息)。接下来获取到当前处理器对应的普通优先级 tasklet 列表并把它设置为 `NULL` ，这是因为所有的 tasklet 都将被执行。然后使能当前处理器的中断，循环遍历 tasklet 列表，每一次遍历都会对当前 tasklet 调用 `tasklet_trylock` 函数来更新它的状态为 `TASKLET_STATE_RUN`：
```C
static inline int tasklet_trylock(struct tasklet_struct *t)
@@ -477,7 +477,7 @@ bool queue_work_on(int cpu, struct workqueue_struct *wq,
}
```
`__queue_work` 函数得到参数 `work poll`。是的，是 `work poll` 而不是 `workqueue`。实际上，所有的 `works` 都没有放在 `workqueue` 中，而是放在 Linux 内核中由 `worker_pool` 数据结构所定义的 `work poll`。如上所述，`workqueue_struct` 数据结构的 `pwqs` 成员是一个 `worker_pool` 列表。当我们创建一个 `workqueue`，他针对每一个处理器都创建了 `worker_pool`。每一个和 `worker_pool` 相关联的 `pool_workqueue` 都分配在相同的处理器上对应的优先级队列，`workqueue` 通过他们和 `worker_pool` 交互。在 `__queue_work` 函数里使用 `raw_smp_processor_id` 设置 cpu 为当前处理器在[第四章](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Initialization/linux-initialization-4.html)你可以找到更多相关信息)，得到与所给 `work_struct` 对应的 `pool_workqueue` 并将 `work` 插入到 `workqueue`：
`__queue_work` 函数得到参数 `work poll`。是的，是 `work poll` 而不是 `workqueue`。实际上，所有的 `works` 都没有放在 `workqueue` 中，而是放在 Linux 内核中由 `worker_pool` 数据结构所定义的 `work poll`。如上所述，`workqueue_struct` 数据结构的 `pwqs` 成员是一个 `worker_pool` 列表。当我们创建一个 `workqueue`，他针对每一个处理器都创建了 `worker_pool`。每一个和 `worker_pool` 相关联的 `pool_workqueue` 都分配在相同的处理器上对应的优先级队列，`workqueue` 通过他们和 `worker_pool` 交互。在 `__queue_work` 函数里使用 `raw_smp_processor_id` 设置 cpu 为当前处理器在[第四章](/Initialization/linux-initialization-4.md)你可以找到更多相关信息)，得到与所给 `work_struct` 对应的 `pool_workqueue` 并将 `work` 插入到 `workqueue`：
```C
static void __queue_work(int cpu, struct workqueue_struct *wq,
@@ -505,13 +505,13 @@ insert_work(pwq, work, worklist, work_flags);
总结
--------------------------------------------------------------------------------
现在结束了[中断和中断处理](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Interrupts/index.html)的第九节。这一节中我们继续讨论了外部硬件中断。在之前部分我们看到了 `IRQs` 的初始化和 `irq_desc` 数据结构，在这一节我们看到了用于延后函数的三个概念：`软中断`，`tasklet` 和`工作队列`。
现在结束了[中断和中断处理](/Interrupts/)的第九节。这一节中我们继续讨论了外部硬件中断。在之前部分我们看到了 `IRQs` 的初始化和 `irq_desc` 数据结构，在这一节我们看到了用于延后函数的三个概念：`软中断`，`tasklet` 和`工作队列`。
下一节将是 `中断和中断处理` 的最后一节。我们将会了解真正的硬件驱动，并试着学习它是怎样和中断子系统一起工作的。
如果你有任何问题或建议，请给我发评论或者给我发 [Twitter](https://twitter.com/0xAX)。
**请注意英语并不是我的母语，我为任何表达不清楚的地方感到抱歉。如果你发现任何错误请发 PR 到 [linux-insides](https://github.com/hust-open-atom-club/linux-insides-zh)。(译者注：翻译问题请发 PR 到 [linux-insides-cn](https://www.gitbook.com/book/xinqiu/linux-insides-cn))**
**请注意英语并不是我的母语，我为任何表达不清楚的地方感到抱歉。如果你发现任何错误请发 PR 到 [linux-insides](https://github.com/MintCN/linux-insides-zh)。(译者注：翻译问题请发 PR 到 [linux-insides-cn](https://github.com/hust-open-atom-club/linux-insides-zh))**
链接
@@ -520,7 +520,7 @@ insert_work(pwq, work, worklist, work_flags);
* [initcall](http://www.compsoc.man.ac.uk/~moz/kernelnewbies/documents/initcall/index.html)
* [IF](https://en.wikipedia.org/wiki/Interrupt_flag)
* [eflags](https://en.wikipedia.org/wiki/FLAGS_register)
* [CPU masks](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Concepts/linux-cpu-2.html)
* [per-cpu](https://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Concepts/linux-cpu-1.html)
* [CPU masks](/Concepts/linux-cpu-2.md)
* [per-cpu](/Concepts/linux-cpu-1.md)
* [Workqueue](https://github.com/torvalds/linux/blob/master/Documentation/workqueue.txt)
* [Previous part](http://xinqiu.gitbooks.io/linux-insides-cn/content/Interrupts/linux-interrupts-8.html)
* [Previous part](/Interrupts/linux-interrupts-8.md)