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中断——中断处理程序的进入与退出（三） （基于3.16-rc4）
上一篇博文我们分析了中断描述符表的中断门初始化过程，并且在interrupt数组中初始化过程中，可以看到每个中断处理程序都会跳入common_interrupt中。下面我们分析下common_interrupt汇编片段（arch/x86/kernel/entrt_32.S）。
1 .p2align CONFIG_X86_L1_CACHE_SHIFT 2 common_interrupt: 3 ASM_CLAC 4 addl $-0x80,(%esp) /* Adjust vector into the [-256,-1] range */ 5 SAVE_ALL 6 TRACE_IRQS_OFF 7 movl %esp,%eax 8 call do_IRQ 9 jmp ret_from_intr10 ENDPROC(common_interrupt)11 CFI_ENDPROC
第5行SAVE_ALL也是一个汇编片段（宏），用来将当前多个寄存器压栈，因为在do_IRQ中可能会用到这些寄存器。第8行调用了do_IRQ函数，接下来我们分析do_IRQ函数（arch/x86/kernel/irq.c）。
1 __visible unsigned int __irq_entry do_IRQ(struct pt_regs *regs) 2 { 3 struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs); 4 5 /* high bit used in ret_from_ code */ 6 unsigned vector = ~regs->orig_ax; 7 unsigned irq; 8 9 irq_enter();10 exit_idle();11 12 irq = __this_cpu_read(vector_irq[vector]);13 14 if (!handle_irq(irq, regs)) {15 ack_APIC_irq();16 17 if (irq != VECTOR_RETRIGGERED) {18 pr_emerg_ratelimited("%s: %d.%d No irq handler for vector (irq %d)\n",19 __func__, smp_processor_id(),20 vector, irq);21 } else {22 __this_cpu_write(vector_irq[vector], VECTOR_UNDEFINED);23 }24 }25 26 irq_exit();27 28 set_irq_regs(old_regs);29 return 1;30 }第12行的vector_irq数组保存了中断向量号和中断线号（中断号）的对应关系，利用__this_cpu_read函数获得当前中断向量号所对应的中断号。第14行中handle_irq函数，使用中断号irq作为参数，进入该中断号所对应的中断服务例程中，下面分析下handle_irq函数（arch/x86/kernel/irq_32.c）。
1 bool handle_irq(unsigned irq, struct pt_regs *regs) 2 { 3 struct irq_desc *desc; 4 int overflow; 5 6 overflow = check_stack_overflow(); 7 8 desc = irq_to_desc(irq); 9 if (unlikely(!desc))10 return false;11 12 if (user_mode_vm(regs) || !execute_on_irq_stack(overflow, desc, irq)) {13 if (unlikely(overflow))14 print_stack_overflow();15 desc->handle_irq(irq, desc);16 }17 18 return true;19 }
第8行获取到中断号irq所对应的struct irq_desc结构体指针，内核使用struct irq_desc类型结构体数组来存放所有的中断服务例程，中断号irq作为数组元素下标，如下所示（kernel/irq/irqdesc.c）。
1 struct irq_desc irq_desc[NR_IRQS] __cacheline_aligned_in_smp = {2 [0 ... NR_IRQS-1] = {3 .handle_irq = handle_bad_irq,4 .depth = 1,5 .lock = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED(irq_desc->lock),6 }7 };
再来看下struct irq_desc结构体（include/linux/irqdesc.h）。
1 struct irq_desc { 2 struct irq_data irq_data; 3 unsigned int __percpu *kstat_irqs; 4 irq_flow_handler_t handle_irq; 5 #ifdef CONFIG_IRQ_PREFLOW_FASTEOI 6 irq_preflow_handler_t preflow_handler; 7 #endif 8 struct irqaction *action; /* IRQ action list */ 9 unsigned int status_use_accessors;10 unsigned int core_internal_state__do_not_mess_with_it;11 unsigned int depth; /* nested irq disables */12 unsigned int wake_depth; /* nested wake enables */13 unsigned int irq_count; /* For detecting broken IRQs */14 unsigned long last_unhandled; /* Aging timer for unhandled count */15 unsigned int irqs_unhandled;16 atomic_t threads_handled;17 int threads_handled_last;18 raw_spinlock_t lock;19 struct cpumask *percpu_enabled;20 #ifdef CONFIG_SMP21 const struct cpumask *affinity_hint;22 struct irq_affinity_notify *affinity_notify;23 #ifdef CONFIG_GENERIC_PENDING_IRQ24 cpumask_var_t pending_mask;25 #endif26 #endif27 unsigned long threads_oneshot;28 atomic_t threads_active;29 wait_queue_head_t wait_for_threads;30 #ifdef CONFIG_PROC_FS31 struct proc_dir_entry *dir;32 #endif33 int parent_irq;34 struct module *owner;35 const char *name;36 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
真正的中断处理程序并不直接放在struct irq_desc结构体中，而是存放在struct irq_desc结构体的action成员所指向的struct irqaction结构体中，第8行。下面看下struct irqaction结构体类型（include/linux/interrupt.h）。
1 struct irqaction { 2 irq_handler_t handler; 3 void *dev_id; 4 void __percpu *percpu_dev_id; 5 struct irqaction *next; 6 irq_handler_t thread_fn; 7 struct task_struct *thread; 8 unsigned int irq; 9 unsigned int flags;10 unsigned long thread_flags;11 unsigned long thread_mask;12 const char *name;13 struct proc_dir_entry *dir;14 } ____cacheline_internodealigned_in_smp;
第1行handler中存放着中断服务例程。第5行next中存放下一个该类型结构体指针。因为一个中断号可以对应多个中断服务例程（中断线共享），内核将中断号相同的多个中断服务例程组织成一个链表，挂到以irq号作为下标的irq_desc数组元素中。
回到handle_irq函数中，第8行获取到irq号所对应的struct irq_desc结构体指针desc，接着第15行执行了desc->handle_irq函数，在该函数中执行irq号的所有中断服务例程。
在这里，一定要区别清楚IDT表idt_table和irq_desc数组的区别，idt_table中存放的是中断处理程序，而且这些中断处理程序的开头部分代码都是相同的，都要跳到common_interrupt函数中，进而去寻找中断服务例程。而irq_desc数组中存放的是中断服务例程，中断处理程序最终要通过该数组找到对应的中断服务例程并执行它。我们在编写驱动程序时，很多时候需要编写设备的中断服务例程，我们将中断服务例程存放在申请的struct irqaction结构体当中，并将该结构体挂到irq_desc数组的对应链表中，当中断发生后，系统会自动通过IDT--->GDT--->中断处理程序--->common_interrupt（属于中断处理程序）--->do_IRQ--->handle_irq，然后将irq_desc[NR_IRQS]数组中irq号对应的所有中断服务例程全部执行一遍。
当中断服务例程执行结束后，就会返回文章最开始的common_interrupt函数中，开始执行第9行，跳入到ret_from_intr函数中（arch/x86/kernel/entrt_32.S）。
1 ret_from_intr: 2 GET_THREAD_INFO(%ebp) 3 #ifdef CONFIG_VM86 4 movl PT_EFLAGS(%esp), %eax # mix EFLAGS and CS 5 movb PT_CS(%esp), %al 6 andl $(X86_EFLAGS_VM | SEGMENT_RPL_MASK), %eax 7 #else 8 /* 9 * We can be coming here from child spawned by kernel_thread().10 */11 movl PT_CS(%esp), %eax12 andl $SEGMENT_RPL_MASK, %eax13 #endif14 cmpl $USER_RPL, %eax15 jb resume_kernel # not returning to v8086 or userspace16 17 ENTRY(resume_userspace)18 LOCKDEP_SYS_EXIT19 DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY) # make sure we don‘t miss an interrupt20 # setting need_resched or sigpending21 # between sampling and the iret22 TRACE_IRQS_OFF23 movl TI_flags(%ebp), %ecx24 andl $_TIF_WORK_MASK, %ecx # is there any work to be done on25 # int/exception return?26 jne work_pending27 jmp restore_all28 END(ret_from_exception)
第11行从当前栈中将cs寄存器的值存入eax中，第12行通过掩码计算，将eax中的DPL字段提取出来再存入eax，第14行比较eax（DPL）和用户空间权限的大小，如果DPL权限大的话，执行15行，恢复到内核态中，否则恢复到用户态，17行。