Linux 內核提供了兩個註冊中斷處理函數的接口：setup_irq和request_irq。這兩個函數都定義在kernel/irq/manage.c裏。
/*
* Internal function to register an irqaction - typically used to
* allocate special interrupts that are part of the architecture.
*/
int setup_irq(unsigned int irq, struct irqaction *new);
/*
* request_irq - allocate an interrupt line
* This call allocates interrupt resources and enables the
* interrupt line and IRQ handling.
*/
int request_irq(unsigned int irq,
irqreturn_t (*handler)(int, void *, struct pt_regs *),
unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)
這兩個函數有什麼樣的區別呢？
先看看setup_irq
Setup_irq通常用在系統時鐘(GP Timer)驅動裏，註冊系統時鐘驅動的中斷處理函數。
下面舉個列子, 如s3c2410 timer驅動：
/* arch/arm/mach-s3c2410/time.c */
static struct irqaction s3c2410_timer_irq = {
.name = "S3C2410 Timer Tick",
.flags = IRQF_DISABLED | IRQF_TIMER,
.handler = s3c2410_timer_interrupt,
};
static void __init s3c2410_timer_init (void)
{
s3c2410_timer_setup();
setup_irq(IRQ_TIMER4, &s3c2410_timer_irq);
}
struct sys_timer s3c24xx_timer = {
.init = s3c2410_timer_init,
.offset = s3c2410_gettimeoffset,
.resume = s3c2410_timer_setup
};
struct sys_timer s3c24xx_timer = {
.init = s3c2410_timer_init,
.offset = s3c2410_gettimeoffset,
.resume = s3c2410_timer_setup
};
可以看到，setup_irq的使用流程很簡單。首先定義s3c2410 timer驅動的irqaction結構體，該結構體用於描述timer中斷的基本屬性包括中斷名、類別以及該中斷handler等。然後通過setup_irq函數將timer的irqaction註冊進內核。其中，IRQ_TIMER4爲s3c2410 timer的中斷號。
再看看request_irq
request_irq源碼如下：
/* kernel/irq/manage.c */
int request_irq(unsigned int irq,
irqreturn_t (*handler)(int, void *, struct pt_regs *),
unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)
{
struct irqaction *action;
int retval;
#ifdef CONFIG_LOCKDEP
/*
* Lockdep wants atomic interrupt handlers:
*/
irqflags |= SA_INTERRUPT;
#endif
/*
* Sanity-check: shared interrupts must pass in a real dev-ID,
* otherwise we'll have trouble later trying to figure out
* which interrupt is which (messes up the interrupt freeing
* logic etc).
*/
if ((irqflags & IRQF_SHARED) && !dev_id) /* 使用共享中斷但沒有提供非NULL的dev_id則返回錯誤 */
return -EINVAL;
if (irq >= NR_IRQS) /* 中斷號超出最大值 */
return -EINVAL;
if (irq_desc[irq].status & IRQ_NOREQUEST) /* 該中斷號已被使用並且未共享 */
return -EINVAL;
if (!handler)
return -EINVAL;
action = kmalloc(sizeof(struct irqaction), GFP_ATOMIC); /* 動態創建一個irqaction */
if (!action)
return -ENOMEM;
/* 下面幾行是根據request_irq 傳進來的參數對irqaction結構體賦值 */
action->handler = handler;
action->flags = irqflags;
cpus_clear(action->mask);
action->name = devname;
action->next = NULL;
action->dev_id = dev_id;
select_smp_affinity(irq);
retval = setup_irq(irq, action); /* 調用setup_irq註冊該中斷的irqaction結構體 */
if (retval)
kfree(action);
return retval;}
由上可以看出，request_irq的大致流程爲先對申請的中斷線進行安全檢測，然後根據request_irq傳進來的參數，動態創建該中斷對應的irqaction結構體，最後通過setup_irq函數將該irqaction註冊進內核適當的位置。
這兩個函數的使用流程搞清楚了，那麼兩者之間的聯繫也就清楚了：
1） Request_irq的註冊過程包含setup_irq，最終是調用setup_irq。
2） Request_irq比setup_irq多一套錯誤檢測機制，即kmalloc前面3行if語句。
而Setup_irq通常是直接註冊irqaction，並沒針對相應中斷線進行錯誤檢測,如該irq 線是否已經被佔用等。因此setup_irq通常只用在特定的中斷線上，如System timer。除系統時鐘驅動外，大部份驅動還是通過request_irq註冊中斷。
這裏有個小問題：
既然Request_irq實際上就是包含了setup_irq的註冊過程，那系統時鐘驅動(GP Timer Driver)中斷可以用request_irq來註冊嗎？
做個小試驗, 將s3c2410 timer驅動的setup_irq那行去掉，改爲用request_irq註冊。
修改後代碼如下：
static void __init s3c2410_timer_init (void)
{
s3c2410_timer_setup();
//setup_irq(IRQ_TIMER4, &s3c2410_timer_irq);
request_irq(IRQ_TIMER4, s3c2410_timer_interrupt,
IRQF_DISABLED | IRQF_TIMER, "S3C2410 Timer Tick", NULL);
}
編譯運行。
結果：內核掛掉
爲什麼呢？很明顯，系統時鐘驅動中斷不能用request_irq註冊，大致搜了一下源碼也發現，看到其他平臺相關的時鐘驅動中斷部分都是用的setup_irq註冊的。
我們來分析一下原因。
看看request_irq和setup_irq 還有哪些細節不一樣？
仔細觀察後注意到request_irq內有這麼一行代碼：
action = kmalloc(sizeof(struct irqaction), GFP_ATOMIC);
作用爲動態創建一個irqaction。
Kmalloc實際上也是使用的slab機制進行分配的。源碼如下：
/* include/linux/slab.h */
static inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
{
if (__builtin_constant_p(size)) {
int i = 0;
#define CACHE(x) /
if (size <= x) /
goto found; /
else /
i++;
#include "kmalloc_sizes.h"
#undef CACHE
{
extern void __you_cannot_kmalloc_that_much(void);
__you_cannot_kmalloc_that_much();
}
found:
return kmem_cache_alloc((flags & GFP_DMA) ?
malloc_sizes[i].cs_dmacachep :
malloc_sizes[i].cs_cachep, flags);
}
return __kmalloc(size, flags);
}
使用slab機制分配內存必須先對slab進行初始化,包括mem_init和kmem_cache_init。
看看kernel的初始化流程:
/* init/main.c */
asmlinkage void __init start_kernel(void)
{
……
time_init();
……
vfs_caches_init_early();
cpuset_init_early();
mem_init(); ?------ initializes the memory data structures
kmem_cache_init(); ?---- set up the general caches
……
}
Time_init函數在mem_init和kmem_cache_init之前被調用，而time_init會調用體系結構相關部分系統時鐘驅動的初始化函數。拿s3c2410的例子來說，time_init最終會調用s3c2410_timer_init函數，進行s3c2410時鐘驅動的初始化和註冊中斷處理函數。
具體過程如下：
time_init函數定義在arch/arm/kernel/time.c內:
void __init time_init(void)
{
#ifndef CONFIG_GENERIC_TIME
if (system_timer->offset == NULL)
system_timer->offset = dummy_gettimeoffset;
#endif
system_timer->init(); ?-這行實際執行的就是s3c2410_timer_init
#ifdef CONFIG_NO_IDLE_HZ
if (system_timer->dyn_tick)
system_timer->dyn_tick->lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
#endif
}
system_timer在setup_arch(arch/arm/kernel/setup.c)內通過map_desc機制被初始化爲s3c24xx_timer. 如上面s3c2410時鐘驅動代碼所示，s3c24xx_timer的init成員即指向s3c2410_timer_init函數。
現在我們搞清楚了，我們大概的估計是系統時鐘驅動(GP Timer Driver)的中斷處理函數不能用request_irq註冊是因爲request_irq內會調用kmalloc動態分配內存創建timer的irqaction結構體。而kmalloc也是使用的slab內存分配機制，使用kmalloc前必須先對kernel的slab以及mem data structure進行初始化。而這部分初始化工作是在系統時鐘驅動初始化之後才進行的，所以造成kmalloc失敗，從而造成系統時鐘驅動的中斷未註冊成功，進而內核掛掉。
/*
* Internal function to register an irqaction - typically used to
* allocate special interrupts that are part of the architecture.
*/
int setup_irq(unsigned int irq, struct irqaction *new);
/*
* request_irq - allocate an interrupt line
* This call allocates interrupt resources and enables the
* interrupt line and IRQ handling.
*/
int request_irq(unsigned int irq,
irqreturn_t (*handler)(int, void *, struct pt_regs *),
unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)
這兩個函數有什麼樣的區別呢？
先看看setup_irq
Setup_irq通常用在系統時鐘(GP Timer)驅動裏，註冊系統時鐘驅動的中斷處理函數。
下面舉個列子, 如s3c2410 timer驅動：
/* arch/arm/mach-s3c2410/time.c */
static struct irqaction s3c2410_timer_irq = {
.name = "S3C2410 Timer Tick",
.flags = IRQF_DISABLED | IRQF_TIMER,
.handler = s3c2410_timer_interrupt,
};
static void __init s3c2410_timer_init (void)
{
s3c2410_timer_setup();
setup_irq(IRQ_TIMER4, &s3c2410_timer_irq);
}
struct sys_timer s3c24xx_timer = {
.init = s3c2410_timer_init,
.offset = s3c2410_gettimeoffset,
.resume = s3c2410_timer_setup
};
struct sys_timer s3c24xx_timer = {
.init = s3c2410_timer_init,
.offset = s3c2410_gettimeoffset,
.resume = s3c2410_timer_setup
};
可以看到，setup_irq的使用流程很簡單。首先定義s3c2410 timer驅動的irqaction結構體，該結構體用於描述timer中斷的基本屬性包括中斷名、類別以及該中斷handler等。然後通過setup_irq函數將timer的irqaction註冊進內核。其中，IRQ_TIMER4爲s3c2410 timer的中斷號。
再看看request_irq
request_irq源碼如下：
/* kernel/irq/manage.c */
int request_irq(unsigned int irq,
irqreturn_t (*handler)(int, void *, struct pt_regs *),
unsigned long irqflags, const char *devname, void *dev_id)
{
struct irqaction *action;
int retval;
#ifdef CONFIG_LOCKDEP
/*
* Lockdep wants atomic interrupt handlers:
*/
irqflags |= SA_INTERRUPT;
#endif
/*
* Sanity-check: shared interrupts must pass in a real dev-ID,
* otherwise we'll have trouble later trying to figure out
* which interrupt is which (messes up the interrupt freeing
* logic etc).
*/
if ((irqflags & IRQF_SHARED) && !dev_id) /* 使用共享中斷但沒有提供非NULL的dev_id則返回錯誤 */
return -EINVAL;
if (irq >= NR_IRQS) /* 中斷號超出最大值 */
return -EINVAL;
if (irq_desc[irq].status & IRQ_NOREQUEST) /* 該中斷號已被使用並且未共享 */
return -EINVAL;
if (!handler)
return -EINVAL;
action = kmalloc(sizeof(struct irqaction), GFP_ATOMIC); /* 動態創建一個irqaction */
if (!action)
return -ENOMEM;
/* 下面幾行是根據request_irq 傳進來的參數對irqaction結構體賦值 */
action->handler = handler;
action->flags = irqflags;
cpus_clear(action->mask);
action->name = devname;
action->next = NULL;
action->dev_id = dev_id;
select_smp_affinity(irq);
retval = setup_irq(irq, action); /* 調用setup_irq註冊該中斷的irqaction結構體 */
if (retval)
kfree(action);
return retval;}
由上可以看出，request_irq的大致流程爲先對申請的中斷線進行安全檢測，然後根據request_irq傳進來的參數，動態創建該中斷對應的irqaction結構體，最後通過setup_irq函數將該irqaction註冊進內核適當的位置。
這兩個函數的使用流程搞清楚了，那麼兩者之間的聯繫也就清楚了：
1） Request_irq的註冊過程包含setup_irq，最終是調用setup_irq。
2） Request_irq比setup_irq多一套錯誤檢測機制，即kmalloc前面3行if語句。
而Setup_irq通常是直接註冊irqaction，並沒針對相應中斷線進行錯誤檢測,如該irq 線是否已經被佔用等。因此setup_irq通常只用在特定的中斷線上，如System timer。除系統時鐘驅動外，大部份驅動還是通過request_irq註冊中斷。
這裏有個小問題：
既然Request_irq實際上就是包含了setup_irq的註冊過程，那系統時鐘驅動(GP Timer Driver)中斷可以用request_irq來註冊嗎？
做個小試驗, 將s3c2410 timer驅動的setup_irq那行去掉，改爲用request_irq註冊。
修改後代碼如下：
static void __init s3c2410_timer_init (void)
{
s3c2410_timer_setup();
//setup_irq(IRQ_TIMER4, &s3c2410_timer_irq);
request_irq(IRQ_TIMER4, s3c2410_timer_interrupt,
IRQF_DISABLED | IRQF_TIMER, "S3C2410 Timer Tick", NULL);
}
編譯運行。
結果：內核掛掉
爲什麼呢？很明顯，系統時鐘驅動中斷不能用request_irq註冊，大致搜了一下源碼也發現，看到其他平臺相關的時鐘驅動中斷部分都是用的setup_irq註冊的。
我們來分析一下原因。
看看request_irq和setup_irq 還有哪些細節不一樣？
仔細觀察後注意到request_irq內有這麼一行代碼：
action = kmalloc(sizeof(struct irqaction), GFP_ATOMIC);
作用爲動態創建一個irqaction。
Kmalloc實際上也是使用的slab機制進行分配的。源碼如下：
/* include/linux/slab.h */
static inline void *kmalloc(size_t size, gfp_t flags)
{
if (__builtin_constant_p(size)) {
int i = 0;
#define CACHE(x) /
if (size <= x) /
goto found; /
else /
i++;
#include "kmalloc_sizes.h"
#undef CACHE
{
extern void __you_cannot_kmalloc_that_much(void);
__you_cannot_kmalloc_that_much();
}
found:
return kmem_cache_alloc((flags & GFP_DMA) ?
malloc_sizes[i].cs_dmacachep :
malloc_sizes[i].cs_cachep, flags);
}
return __kmalloc(size, flags);
}
使用slab機制分配內存必須先對slab進行初始化,包括mem_init和kmem_cache_init。
看看kernel的初始化流程:
/* init/main.c */
asmlinkage void __init start_kernel(void)
{
……
time_init();
……
vfs_caches_init_early();
cpuset_init_early();
mem_init(); ?------ initializes the memory data structures
kmem_cache_init(); ?---- set up the general caches
……
}
Time_init函數在mem_init和kmem_cache_init之前被調用，而time_init會調用體系結構相關部分系統時鐘驅動的初始化函數。拿s3c2410的例子來說，time_init最終會調用s3c2410_timer_init函數，進行s3c2410時鐘驅動的初始化和註冊中斷處理函數。
具體過程如下：
time_init函數定義在arch/arm/kernel/time.c內:
void __init time_init(void)
{
#ifndef CONFIG_GENERIC_TIME
if (system_timer->offset == NULL)
system_timer->offset = dummy_gettimeoffset;
#endif
system_timer->init(); ?-這行實際執行的就是s3c2410_timer_init
#ifdef CONFIG_NO_IDLE_HZ
if (system_timer->dyn_tick)
system_timer->dyn_tick->lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
#endif
}
system_timer在setup_arch(arch/arm/kernel/setup.c)內通過map_desc機制被初始化爲s3c24xx_timer. 如上面s3c2410時鐘驅動代碼所示，s3c24xx_timer的init成員即指向s3c2410_timer_init函數。
現在我們搞清楚了，我們大概的估計是系統時鐘驅動(GP Timer Driver)的中斷處理函數不能用request_irq註冊是因爲request_irq內會調用kmalloc動態分配內存創建timer的irqaction結構體。而kmalloc也是使用的slab內存分配機制，使用kmalloc前必須先對kernel的slab以及mem data structure進行初始化。而這部分初始化工作是在系統時鐘驅動初始化之後才進行的，所以造成kmalloc失敗，從而造成系統時鐘驅動的中斷未註冊成功，進而內核掛掉。
轉自： http://wangyunlong1118.blog.163.com/blog/static/1092031662009392912701/