深入了解Linux中的irq desc机制 (linux irq desc)
Linux操作系统的使用越来越广泛，因为它具有优秀的稳定性、安全性和开放性，而且在嵌入式系统、服务器等领域也有广泛的应用。在Linux中，中断是相当重要的成分之一，以便在保证系统响应速度和效率的同时，能够处理外设的数据和信号。IRQ（Interrupt Request，中断请求）是一种方式，可以通过向CPU发送请求，并暂停主处理器，进行一些临时的时间敏感操作，如输入输出和其他设备操作。IRQ描述符机制是Linux中处理中断请求的重要机制之一。让我们来深入了解一下Linux中的irq desc机制吧。
1. 简介
irq desc指的是中断事件的描述符（描述符是用于管理资源的抽象基本单元）。在Linux内核中，用一个专门的机制来处理中断，降低系统性能消耗的同时保证了中断的准确性和高效性。内核把硬件中断源映射到一个软中断之后，再由软中断处理程序进行进一步处理。这个过程中有一些数据结构主要有irq_desc、irq_chip和irq_domn，其中irq_desc是中断描述符。
2. 中断处理的优化
Linux内核为了满足高性能和低延迟的需求，对中断和中断处理进行了优化。主要包括两个方面：
（1）中断共享
当多个设备同时发送中断请求时，内核可以选择使用共享的方式，只需要把所有的中断源映射到一个软中断即可。这样不仅可以减少中断向量的占用，还可以减少CPU时间的浪费，从而提高系统的效率。
（2）中断波动处理
中断可能会因为某些不可预知的原因而出现波动。这时候，如果每一个中断事件都去唤醒CPU的话，那么处理器的效率就会被大大降低。为了防止这种情况发生，Linux内核采用一种称为中断波动处理的机制，可以在一定周期内进行检查，该周期叫做IRQ Stormreshold。
3. 中断描述符机制
在Linux内核中，中断和中断处理是通过中断描述符进行管理和调度的。当硬件产生中断信号的时候，中断系统将生成一个中断描述符，其中包含了中断控制器在处理特定中断时的所有相关信息。Linux中断描述符结构体（irq_desc）如下：
“`
struct irq_desc {
struct irq_common_data irq_common_data;
struct irq_data irq_data;
#ifdef CONFIG_GENERIC_IRQ_PROBE
struct device_node *of_node;
#endif
struct irq_chip *chip;
struct irq_desc *parent_irq;
struct module *owner;
const char *action_name;
#ifdef CONFIG_PROC_FS
struct proc_dir_entry *dir;
#endif
unsigned int yield_flags;
};
“`
其中，irq_common_data为公共中断信息，irq_data为通用中断处理程序所需的硬件描述，chip为处理硬件的架构依赖代码的指针，owner表示中断描述符所属的模块，action_name为中断名称，yield_flags表示是否已经被唤醒过。
4. 中断和处理程序的注册
当一个中断事件发生时，它将发出一个中断请求，并映射到中断描述符上。中断处理程序可以在系统内核中注册，它的任务是在中断事件发生时尽快被调用，以处理该事件。在内核中可以使用request_irq()函数对中断进行注册，它的声明如下所示：
“`
int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags,
const char *name, void *dev);
“`
其中，irq参数是中断编号，handler是中断处理函数，flags为一个中断标志位，name是中断描述符的名称，dev是一个指向实例的指针。
5. 中断处理函数的执行过程
当某个中断发生时，对应的硬件将向处理器发送信号，处理器会暂停正在执行的工作，并跳转到与该中断相应的中断处理程序。中断处理程序执行并完成特定的操作之后，将恢复主处理器的执行。中断处理函数内包含的操作应该是尽可能简短、绝不进行复杂计算或大量I/O操作的程序。在执行中断处理程序时，它可以从IRQ_DESC状态中判断该中断是否已经被处理过，以便消除重复执行。
6.
irq desc机制是Linux中处理中断请求的重要机制之一，它可以保证系统的性能和稳定性。中断处理函数的执行过程伴随着中断描述符的注册以及一些其他的优化策略，如中断共享和中断波动处理。在系统设计和开发中，有必要深入了解其中的机制和原理，以便为系统的性能和效率提供更好的保障。
