Энциклопедия разработчика модулей ядра Linux
Шрифт:
Обработчики прерываний
Везде, кроме последней главы, все, что мы пока делали в ядре, сводилось к запросам и ответам разным процессам или работали со специальными файлом, посылали ioctl
Имеются два типа взаимодействия между CPU и остальной частью аппаратных средств компьютера. Первый тип, когда CPU дает команды аппаратным средствам, другой, когда аппаратные средства должны сообщить что-то CPU. Второй, названный прерываниями, является намного более тяжелым в работе, потому что с ним нужно иметь дело когда удобно аппаратным средствам, а не CPU. Аппаратные устройства обычно имеют очень маленькое количество ОЗУ, и если Вы не читаете их информацию сразу, она теряется.
Под Linux аппаратные прерывания названы IRQ (сокращение от Interrupt Requests) [12] . Имеется два типа IRQ: короткий и длинный. Короткий IRQ тот, который займет очень короткий период времени, в течение которого остальная часть машины будет блокирована, и никакие другие прерывания не будут обработаны. Длинный IRQ тот, который может занять более длительное время, в течение которого другие прерывания могут происходить (но не прерывания из того жесамого устройства). Если возможно, лучше объявить, что программа обработки прерывания будет длинной.
12
Это стандартная вещь в архитектуре Intel, на которой началась разработка системы Linux.
Когда CPU получает прерывание, он останавливает любые процессы (если это не более важное прерывание, тогда обработка пришедшего прерывания будет иметь место только когда более важное будет выполнено), сохраняет параметры в стеке и вызывает программу обработки прерывания (обработчик прерывания). Это означает, что некоторые вещи не позволяются в программе обработки прерывания непосредственно, потому что система находится в неизвестном состоянии. Решение для этой проблемы: программа обработки прерывания, должна разобраться что должно быть выполнено немедленно (обычно чтение чего-то из аппаратных средств или посылка чего-либо аппаратным средствам), затем запланировать обработку новой информации в более позднее время (это названо «нижней половиной») и вернуть управление. Ядро гарантирует вызов нижней половины как можно скорее. Когда оно это сделает, все позволенное в модулях будет доступно нашему обработчику.
Способ выполнять это состоит в том, чтобы вызвать request_irq для получения нашей программы обработки прерывания, вызванную, когда релевантное IRQ получено (их имеется 16 на платформах Intel). Эта функция получает IRQ номер, имя функции, флажки, имя для /proc/interrupts и параметр для для вызова обработчика прерываний. Флажки могут включать SA_SHIRQ, чтобы указать, что вы желаете совместно использовать IRQ с другими программами обработки прерывания (обычно, потому что ряд аппаратных устройств сидит на том же самом IRQ) и SA_INTERRUPT, чтобы указать, что это быстрое прерывание. Эта функция сработает только если еще нет драйвера на этом IRQ, или если вы оба желаете совместно использовать данный IRQ.
Затем, из программы обработки прерывания, мы связываемся с аппаратными средствами и затем используем queue_task_irq с tq_immediate и mark_bh(BH_IMMEDIATE), чтобы запланировать нижнюю половину. Причина по которой мы не можем использовать стандартный вызов queue_task в версии 2.0 в том, что прерывание могло бы случиться в середине какого-то процесса. queue_task [13] . mark_bh нужен
13
queue_task_irq защищен от этого глобальной блокировкой. В версии 2.2 queue_task_irq и queue_task защищены блокировкой.
Клавиатура в архитектуре Intel
Предупреждение: Остальная часть этой главы полностью специфическая для Intel. Если вы не запускаете код на платформе Intel, он не будет работать.
Я имел проблему с написанием типового кода для этой главы. С одной стороны, для примера, чтобы быть полезным он должен выполняться на любом компьютере со значимыми результатами. С другой стороны, ядро уже включает драйверы устройства для всех общих устройств, и те драйверы устройства не будут сосуществовать с тем, что я собираюсь писать. Решение, которое я нашел состояло в том, чтобы написать обработчик для прерывания клавиатуры и сначала отключать стандартную программу обработки прерывания клавиатуры. Так как это определено как static в исходных файлах ядра (в файле drivers/char/keyboard.c), нет никакого способа восстановить обработчик.
Этот код связывает себя с IRQ 1, который является IRQ клавиатуры, управляемой в архитектуре Intel. При получении прерывания от клавиатуры, он читает состояние клавиатуры (inb(0x64)) и скэн-кода, который является значением, возвращенным клавиатурой. Затем, как только ядро думает, что это выполнимо, выполняется got_char, который дает код используемой клавиши (первые семь битов скэн-кода) и была ли она нажата (если 8-ой бит нулевой) или отпущена (если он равен единице).