中断——中断处理程序的进入与退出 （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_intr 10 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_SMP 21 const struct cpumask *affinity_hint; 22 struct irq_affinity_notify *affinity_notify; 23 #ifdef CONFIG_GENERIC_PENDING_IRQ 24 cpumask_var_t pending_mask; 25 #endif 26 #endif 27 unsigned long threads_oneshot; 28 atomic_t threads_active; 29 wait_queue_head_t wait_for_threads; 30 #ifdef CONFIG_PROC_FS 31 struct proc_dir_entry *dir; 32 #endif 33 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/entry_32.S）。
1 ALIGN 2 RING0_PTREGS_FRAME 3 ret_from_exception: 4 preempt_stop(CLBR_ANY) 5 ret_from_intr: 6 GET_THREAD_INFO(%ebp) 7 #ifdef CONFIG_VM86 8 movl PT_EFLAGS(%esp), %eax # mix EFLAGS and CS 9 movb PT_CS(%esp), %al 10 andl $(X86_EFLAGS_VM | SEGMENT_RPL_MASK), %eax 11 #else 12 /* 13 * We can be coming here from child spawned by kernel_thread(). 14 */ 15 movl PT_CS(%esp), %eax 16 andl $SEGMENT_RPL_MASK, %eax 17 #endif 18 cmpl $USER_RPL, %eax 19 jb resume_kernel # not returning to v8086 or userspace 20 21 ENTRY(resume_userspace) 22 LOCKDEP_SYS_EXIT 23 DISABLE_INTERRUPTS(CLBR_ANY) # make sure we don't miss an interrupt 24 # setting need_resched or sigpending 25 # between sampling and the iret 26 TRACE_IRQS_OFF 27 movl TI_flags(%ebp), %ecx 28 andl $_TIF_WORK_MASK, %ecx # is there any work to be done on 29 # int/exception return? 30 jne work_pending 31 jmp restore_all 32 END(ret_from_exception)
第15行从当前栈中将cs寄存器的值存入eax中，第16行通过掩码计算，将eax中的DPL字段提取出来再存入eax，第18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19行，恢复到内核态中，否则恢复到用户态，21行。
