gic_handle_irq 与中断处理流程

前言

本专题主要介绍ARM64架构下的中断管理机制，重点分析Linux内核中gic_handle_irq函数的处理流程。以下将从gic_handle_irq的实现细节、中断处理机制以及相关优化措施等方面展开讨论。

gic_handle_irq 函数

gic_handle_irq是ARM64体系结构下处理中断的核心函数。该函数主要负责从底层硬件中断处理进入内核中断处理逻辑，并通过调用handle_domain_irq完成中断的上下文切换。

gic_handle_irq 内部逻辑

gic_handle_irq的实现代码如下：

static void __exception_irq_entry gic_handle_irq(struct pt_regs *regs)
{
    struct gic_chip_data *gic = &gic_data[0];
    void __iomem *cpu_base = gic_data_cpu_base(gic);
    do {
        irqstat = readl_relaxed(cpu_base + GIC_CPU_INTACK);
        irqnr = irqstat & GICC_IAR_INT_ID_MASK;
        if (unlikely(irqnr >= 1020))
            break;
        if (static_branch_likely(&supports_deactivate_key))
            writel_relaxed(irqstat, cpu_base + GIC_CPU_EOI);
        isb();
        if (irqnr <= 15)
            smp_rmb();
        this_cpu_write(sgi_intid, irqstat);
        handle_domain_irq(gic->domain, irqnr, regs);
    } while (1);
}

while 循环退出条件

while (1) 循环的退出条件基于以下逻辑：当GIC的GICC_IAR寄存器中的所有位都为1时，中断处理完成，进入下一个中断处理阶段。

handle_domain_irq 调用

handle_domain_irq 是一个通用的中断处理函数，主要负责将硬中断转换为软中断，并根据中断类型（如SGI中断或普通中断）分别调用相应的处理函数。

handle_domain_irq 实现

int handle_domain_irq(struct irq_domain *domain, unsigned int hwirq, struct pt_regs *regs)
{
    __handle_domain_irq(domain, hwirq, true, regs);
    unsigned int irq = hwirq;
    irq_enter();
    irq = irq_find_mapping(domain, hwirq);
    generic_handle_irq(irq);
    irq_exit();
}

中断处理流程

读取GICC_IAR寄存器：通过readl_relaxed读取中断状态，完成中断的ACK操作。

处理SGI中断：对于SGI中断（ID <= 15），执行tasklet或workqueue等处理。

调用domain的处理函数：将硬中断转换为软中断，并调用对应的中断处理函数。

irq_enter 与 irq_exit

irq_enter 和 irq_exit 分别用于进入和退出中断上下文。

irq_enter

void irq_enter(void)
{
    rcu_irq_enter();
    irq_enter_rcu();
    if (is_idle_task(current) && !in_interrupt())
    {
        local_bh_disable();
        tick_irq_enter();
        _local_bh_enable();
    }
    __irq_enter();
    account_irq_enter_time(current);
    preempt_count_add(HARDIRQ_OFFSET);
    __preempt_count_add(val);
    u32 pc = READ_ONCE(current_thread_info()->preempt.count);
    pc += val;
    WRITE_ONCE(current_thread_info()->preempt.count, pc);
    lockdep_hardirq_enter();
}

irq_exit

void irq_exit(void)
{
    __irq_exit_rcu();
    local_irq_disable();
    account_irq_exit_time(current);
    preempt_count_sub(HARDIRQ_OFFSET);
    if (!in_interrupt() && local_softirq_pending())
    {
        invoke_softirq();
    }
    tick_irq_exit();
    rcu_irq_exit();
    lockdep_hardirq_exit();
}

中断管理优化

软中断管理

local_softirq_pending 用于检查是否有软中断（如tasklet或workqueue）等待处理。通过检查local_softirq_pending_ref，可以快速判断中断状态。

中断上下文管理

irq_enter 和 irq_exit 函数通过修改preempt.count来管理中断上下文。preempt_count_add 和 preempt_count_sub 用于递增和递减硬中断计数，同时local_bh_disable 和 local_bh_enable 用于管理软中断。

总结

通过分析gic_handle_irq函数及其相关处理流程，可以清晰地了解ARM64体系结构下的中断管理机制。从硬中断到软中断的转换，再到中断上下文的管理，都体现了Linux内核对中断处理的高效设计。

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