分析Linux中断系统的重要数据结构 _Linux

能弄清楚下面这个图，对linux中断系统的掌握也基本到位了。

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最核心的结构体是irq_desc，之前为了易于理解，我们说在Linux内核中有一个中断数组，对于每一个硬件中断，都有一个数组项，这个数组就是irq_desc数组。
注意：
如果内核配置了CONFIG_SPARSE_IRQ，那么它就会用基数树(radix tree)来代替irq_desc数组。SPARSE的意思是“稀疏”，假设大小为1000的数组中只用到2个数组项，那不是浪费嘛？所以在中断比较“稀疏”的情况下可以用基数树来代替数组。
1.irq_desc数组irq_desc结构体在include/linux/irqdesc.h中定义，主要内容如下图：

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每一个irq_desc数组项中都有一个函数：handle_irq，还有一个action链表。要理解它们，需要先看中断结构图：

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外部设备1、外部设备n共享一个GPIO中断B，多个GPIO中断汇聚到GIC(通用中断控制器)的A号中断，GIC再去中断CPU 。那么软件处理时就是反过来，先读取GIC获得中断号A，再细分出GPIO中断B，最后判断是哪一个外部芯片发生了中断。
所以，中断的处理函数来源有三：
① GIC的处理函数：
假设irq_desc[A].handle_irq是XXX_gpio_irq_handler(XXX指厂家)，这个函数需要读取芯片的GPIO控制器，细分发生的是哪一个GPIO中断(假设是B)，再去调用irq_desc[B]. handle_irq 。
注意：
irq_desc[A].handle_irq细分出中断后B，调用对应的irq_desc[B].handle_irq 。
显然中断A是CPU感受到的顶层的中断，GIC中断CPU时，CPU读取GIC状态得到中断A 。
② 模块的中断处理函数：
比如对于GPIO模块向GIC发出的中断B，它的处理函数是irq_desc[B].handle_irq 。
BSP开发人员会设置对应的处理函数，一般是handle_level_irq或handle_edge_irq，从名字上看是用来处理电平触发的中断、边沿触发的中断。
注意：
导致GPIO中断B发生的原因很多，可能是外部设备1，可能是外部设备n，可能只是某一个设备，也可能是多个设备。所以irq_desc[B].handle_irq会调用某个链表里的函数，这些函数由外部设备提供。这些函数自行判断该中断是否自己产生，若是则处理。
③ 外部设备提供的处理函数：
这里说的“外部设备”可能是芯片，也可能只是简单的按键。它们的处理函数由自己驱动程序提供，这是最熟悉这个设备的“人”：它知道如何判断设备是否发生了中断，如何处理中断。
对于共享中断，比如GPIO中断B，它的中断来源可能有多个，每个中断源对应一个中断处理函数。所以irq_desc[B]中应该有一个链表，存放着多个中断源的处理函数。
一旦程序确定发生了GPIO中断B，那么就会从链表里把那些函数取出来，一一执行。
这个链表就是action链表。
对于我们举的这个例子来说，irq_desc数组如下：

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2.irqaction结构体irqaction结构体在include/linux/interrupt.h中定义，主要内容如下图：

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当调用request_irq、request_threaded_irq注册中断处理函数时，内核就会构造一个irqaction结构体。在里面保存name、dev_id等，最重要的是handler、thread_fn、thread 。
handler是中断处理的上半部函数，用来处理紧急的事情。
thread_fn对应一个内核线程thread，当handler执行完毕，Linux内核会唤醒对应的内核线程。在内核线程里，会调用thread_fn函数。
可以提供handler而不提供thread_fn，就退化为一般的request_irq函数。
可以不提供handler只提供thread_fn，完全由内核线程来处理中断。
也可以既提供handler也提供thread_fn，这就是中断上半部、下半部。
里面还有一个名为sedondary的irqaction结构体，它的作用以后再分析。
在reqeust_irq时可以传入dev_id，为何需要dev_id？作用有二：
① 中断处理函数执行时，可以使用dev_id
② 卸载中断时要传入dev_id，这样才能在action链表中根据dev_id找到对应项
所以在共享中断中必须提供dev_id，非共享中断可以不提供。
3. irq_data结构体irq_data结构体在include/linux/irq.h中定义，主要内容如下图：