中断处理程序
除最后一章外,目前我们在内核中所做的事情就是响应一个进程的请求,可能通过处理一个特殊文件、发送一个ioctl或进行一个系统调用。但是内核的工作不只是响应进程请求,另一个也是很重要的工作是向连接到机器的硬件发布命令或消息。
CPU和其他硬件的交互有两种。第一种是CPU给硬件发命令。另一种是硬件需要告诉CPU一些东西。第二种交互叫做中断,它很难实现,因为它需要处理硬件,而不是CPU。硬件设备通常由一个非常小的ram,而如果你不在这个ram中的信息可用时把它们读出,它们就会丢失。
在Linux下,硬件中断叫做IRQ(Interrupt Requests的缩写)。有两种IRQ,短类型和长类型。短IRQ需要很短的时间,在此期间机器的其他部分被锁定,而且没有其他中断被处理。一个长IRQ需要较长的时间,在此期间可能发生其他中断(但不是发自同一个设备)。如果可能的话,最好把一个中段声明为长类型。
如果CPU接到一个中断,它就会停止一切工作(除非它正在处理一个更重要的中断,在这种情况下要等到更重要的中断处理结束后才会处理这个中断),把相关的参数存储到栈里,然后调用中断处理程序。这意味着在中断处理程序本身中有些事情是不允许的,因为这时系统处在一个未知状态。解决这个问题的方法是让中断处理程序做需要马上做的事,通常是从硬件读取信息或给硬件发送信息,然后把对新信息的处理调度到以后去做(这叫做半底),返回。内核确保尽快调用半底,而当调用时,任何允许在内核模块中做的事情就都可以做了。
实现的方法是在接到相关的IRQ(在Intel平台上有16个IRQ)时调用中断处理程序。这个函数接到IRQ号码、函数名、标志、一个/proc/interrupts的名字和传给中断处理程序的一个参数。标志中可以包括SA_SHIRQ来表明你希望和其他处理程序共享此IRQ(通常很多设备公用一个IRQ),或者一个SA_INTERRUPT表明这是一个紧急中断。这个函数仅在此IRQ没有其他处理程序或需要共享所有处理程序时才会成功运行。
那么,有了中断处理程序,我们就可以和硬件通信,并且可以使用queue_task_irq和tq_immediate和mark_bh(BH_IMMEDIATE)来调度半底。在2.0版本中不能使用标准queue_task的原因是中断可能发生在某个queue_task的中间。我们需要mark_bh是因为早期的Linux版本只有一个长度为32的半底队列。现在它们中的一个(BH_IMMEDIATE)用于那些没有得到分配给它们的半底入口的驱动程序的半底链表。


hlMiracle 于 2006-11-20 09:29:59发表:
Intel 结构上的键盘
注意:本章下面的内容都是完全针对Intel结构。如果你不是在Intel平台上的话,程序就不能工作,也不没有必要试图编译。
在写本章例子中的程序的时候我遇到一个问题。一方面,作为一个有用的例子它需要在每个人的机器上运行,得到正确的结果。另一方面,内核已经包含了所有普通设备的驱动程序,这些驱动程序和我要写的代码不一定能够共存。我找到的方法是给键盘中断写点东西,并且首先使正常的键盘中断无效。因为在内核源文件(drivers/char/keyboard.c)里它是作为一个静态符号被定义的,没有办法恢复它。在insmod这段代码前,在另一个终端sleep 120上做一次,如果要评估文件 系统的话,需要reboot。
这段代码把它自己绑定到IRQ1上,在Interl结构下这是键盘控制的IRQ。然后,当它接到一个键盘中断时,读出键盘的状态(这是inb(0x64)的目的)和由键盘返回的扫描码。然后,只要内核认为可以时,它就运行got_char给出键的编码(扫描码的前7位)和是否被按下的信息(如果第8位是0则表示按下,是1表示释放)。