Linux内核异常处理

Author: Zhuqing-SHU

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+1. 为什么要学习内核：你对技术追求、大厂面试需求、更好地做应用层开发
+2. 内核我们要学习内容：内核管理、进程管理、文件系统、操作系统调用、网络协议栈、虚拟化等等。
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+## 1、异常及非屏蔽中断
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+- 异常就是CPU内核出现的中断，在CPU执行特定指令时出现非法情况。非屏蔽中断就是计算机内部硬件出错时引起的异常情况。
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+![img](https://pic1.zhimg.com/80/v2-3ec56aabdcdee71a277a7fe5512b1450_720w.webp)
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+- Intel把非屏蔽中断作为异常的一种来处理。IntelX86处理器发布大约20种异常。每种异常都会由专门的异常处理程序来处理操作，它们通常把一个UNIX信号发送到引起异常的进程。具体异常处理程序发送的信号如下：
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+![img](https://pic1.zhimg.com/80/v2-683b38bdf0caa852b87c550e04329fa8_720w.webp)
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+## 2、中断请求初始化分析
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+- 由于计算机硬件的限制，很多外部设备不共享中断线，例如，PC配置可以把同一条中断线分配给网卡或图形卡。在Linux系统设计中，专门为每个中断请求IRQ设置一个队列，称为中断请求队列。
+- 中断线、中断请求(IRQ)号及中断向量它们之间关系：中断线是中断请求的一种物理描述，逻辑上对应一个中断请求号（中断号），第n个中断号(IRQn)的缺少中向量是n+32。
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+## 3、 IRQ队列数据结构
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+- 在256个中断向量中，除32个分配给异常以外，还有224个作为中断向量。对于第个IRQ，Linux都用一个irq_desc_t数据结构来描述，我们就把它叫IRQ描述符，224个IRQ形成一个数组irq_desc[]，具体在内核源码分析如下：
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+![img](https://pic2.zhimg.com/80/v2-542e4ea3362bbad570e87e4ff8cf62e1_720w.webp)
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+### 3.1中断服务例程描述符irqaction
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+- 在IRQ描述符中我们看到指针action的结构为irqaction，它是为多个设备能共享一条中断线而设置的一个数据结构。具体内核源码分析如下：
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+![img](https://pic3.zhimg.com/80/v2-ebe9e5c3b5334cbb7b4f5bbdf8b5f606_720w.webp)
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+### 3.2中断服务例程
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+- 具体来讲中断处理程序相当于某个中断向量的总处理程序，每个中断服务例程都有相同的参数：
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+1. IRQ：中断号
+2. dev_id：设备标识符，其类型为void*
+3. regs：指向内核堆栈区的指针。
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+### 3.3中断请求队列的初始化
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+- 在IDT表初始化完成之初，每个中断服务队列还为空。即使打开中断且某个外设中断真的发生，也得不到实际服务，因为CPU虽然通过中断门进入某个中断向量的总处理程序，具体中断服务例程还没有挂入中断请求队列，因此在设备驱动程序的初始化阶段，必须通过request_irq()函数将对应的中断服务例程挂入中断请求队列。具体内核源码如下：
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+![img](https://pic2.zhimg.com/80/v2-78a5cacea36f33c9539e30d6d1167031_720w.webp)
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+- 真正对中断请求队列进行初始化的函数如下：
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+![img](https://pic3.zhimg.com/80/v2-7d3ed5f42b4ee5d4aeac7cc5e977a946_720w.webp)
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