irq-domain.rst (10557B)
1.. include:: ../../disclaimer-zh_CN.rst 2 3:Original: Documentation/core-api/irq/irq-domain.rst 4 5:翻译: 6 7 司延腾 Yanteng Si <siyanteng@loongson.cn> 8 9.. _cn_irq-domain.rst: 10 11======================= 12irq_domain 中断号映射库 13======================= 14 15目前Linux内核的设计使用了一个巨大的数字空间，每个独立的IRQ源都被分配了一个不 16同的数字。 17当只有一个中断控制器时，这很简单，但在有多个中断控制器的系统中，内核必须确保每 18个中断控制器都能得到非重复的Linux IRQ号（数字）分配。 19 20注册为唯一的irqchips的中断控制器编号呈现出上升的趋势：例如GPIO控制器等不同 21种类的子驱动程序通过将其中断处理程序建模为irqchips，即实际上是级联中断控制器， 22避免了重新实现与IRQ核心系统相同的回调机制。 23 24在这里，中断号与硬件中断号离散了所有种类的对应关系：而在过去，IRQ号可以选择， 25使它们与硬件IRQ线进入根中断控制器（即实际向CPU发射中断线的组件）相匹配，现 26在这个编号仅仅是一个数字。 27 28出于这个原因，我们需要一种机制将控制器本地中断号（即硬件irq编号）与Linux IRQ 29号分开。 30 31irq_alloc_desc*() 和 irq_free_desc*() API 提供了对irq号的分配，但它们不 32提供任何对控制器本地IRQ(hwirq)号到Linux IRQ号空间的反向映射的支持。 33 34irq_domain 库在 irq_alloc_desc*() API 的基础上增加了 hwirq 和 IRQ 号码 35之间的映射。 相比于中断控制器驱动开放编码自己的反向映射方案，我们更喜欢用 36irq_domain来管理映射。 37 38irq_domain还实现了从抽象的irq_fwspec结构体到hwirq号的转换（到目前为止是 39Device Tree和ACPI GSI），并且可以很容易地扩展以支持其它IRQ拓扑数据源。 40 41irq_domain的用法 42================ 43 44中断控制器驱动程序通过以下方式创建并注册一个irq_domain。调用 45irq_domain_add_*() 或 irq_domain_create_*()函数之一（每个映射方法都有不 46同的分配器函数，后面会详细介绍）。 函数成功后会返回一个指向irq_domain的指针。 47调用者必须向分配器函数提供一个irq_domain_ops结构体。 48 49在大多数情况下，irq_domain在开始时是空的，没有任何hwirq和IRQ号之间的映射。 50通过调用irq_create_mapping()将映射添加到irq_domain中，该函数接受 51irq_domain和一个hwirq号作为参数。 如果hwirq的映射还不存在，那么它将分配 52一个新的Linux irq_desc，将其与hwirq关联起来，并调用.map()回调，这样驱动 53程序就可以执行任何必要的硬件设置。 54 55当接收到一个中断时，应该使用irq_find_mapping()函数从hwirq号中找到 56Linux IRQ号。 57 58在调用irq_find_mapping()之前，至少要调用一次irq_create_mapping()函数， 59以免描述符不能被分配。 60 61如果驱动程序有Linux的IRQ号或irq_data指针，并且需要知道相关的hwirq号（比 62如在irq_chip回调中），那么可以直接从irq_data->hwirq中获得。 63 64irq_domain映射的类型 65==================== 66 67从hwirq到Linux irq的反向映射有几种机制，每种机制使用不同的分配函数。应该 68使用哪种反向映射类型取决于用例。 下面介绍每一种反向映射类型： 69 70线性映射 71-------- 72 73:: 74 75 irq_domain_add_linear() 76 irq_domain_create_linear() 77 78线性反向映射维护了一个固定大小的表，该表以hwirq号为索引。 当一个hwirq被映射 79时，会给hwirq分配一个irq_desc，并将irq号存储在表中。 80 81当最大的hwirq号固定且数量相对较少时，线性图是一个很好的选择（~<256）。 这种 82映射的优点是固定时间查找IRQ号，而且irq_descs只分配给在用的IRQ。 缺点是该表 83必须尽可能大的hwirq号。 84 85irq_domain_add_linear()和irq_domain_create_linear()在功能上是等价的， 86除了第一个参数不同--前者接受一个Open Firmware特定的 'struct device_node' 而 87后者接受一个更通用的抽象 'struct fwnode_handle' 。 88 89大多数驱动应该使用线性映射 90 91树状映射 92-------- 93 94:: 95 96 irq_domain_add_tree() 97 irq_domain_create_tree() 98 99irq_domain维护着从hwirq号到Linux IRQ的radix的树状映射。 当一个hwirq被映射时， 100一个irq_desc被分配，hwirq被用作radix树的查找键。 101 102如果hwirq号可以非常大，树状映射是一个很好的选择，因为它不需要分配一个和最大hwirq 103号一样大的表。 缺点是，hwirq到IRQ号的查找取决于表中有多少条目。 104 105irq_domain_add_tree()和irq_domain_create_tree()在功能上是等价的，除了第一 106个参数不同——前者接受一个Open Firmware特定的 'struct device_node' ，而后者接受 107一个更通用的抽象 'struct fwnode_handle' 。 108 109很少有驱动应该需要这个映射。 110 111无映射 112------ 113 114:: 115 116 irq_domain_add_nomap() 117 118当硬件中的hwirq号是可编程的时候，就可以采用无映射类型。 在这种情况下，最好将 119Linux IRQ号编入硬件本身，这样就不需要映射了。 调用irq_create_direct_mapping() 120会分配一个Linux IRQ号，并调用.map()回调，这样驱动就可以将Linux IRQ号编入硬件中。 121 122大多数驱动程序不能使用这个映射。 123 124传统映射类型 125------------ 126 127:: 128 129 irq_domain_add_simple() 130 irq_domain_add_legacy() 131 irq_domain_add_legacy_isa() 132 irq_domain_create_simple() 133 irq_domain_create_legacy() 134 135传统映射是已经为 hwirqs 分配了一系列 irq_descs 的驱动程序的特殊情况。 当驱动程 136序不能立即转换为使用线性映射时，就会使用它。 例如，许多嵌入式系统板卡支持文件使用 137一组用于IRQ号的定义（#define），这些定义被传递给struct设备注册。 在这种情况下， 138不能动态分配Linux IRQ号，应该使用传统映射。 139 140传统映射假设已经为控制器分配了一个连续的IRQ号范围，并且可以通过向hwirq号添加一 141个固定的偏移来计算IRQ号，反之亦然。 缺点是需要中断控制器管理IRQ分配，并且需要为每 142个hwirq分配一个irq_desc，即使它没有被使用。 143 144只有在必须支持固定的IRQ映射时，才应使用传统映射。 例如，ISA控制器将使用传统映射来 145映射Linux IRQ 0-15，这样现有的ISA驱动程序就能得到正确的IRQ号。 146 147大多数使用传统映射的用户应该使用irq_domain_add_simple()或 148irq_domain_create_simple()，只有在系统提供IRQ范围时才会使用传统域，否则将使用 149线性域映射。这个调用的语义是这样的：如果指定了一个IRQ范围，那么 描述符将被即时分配 150给它，如果没有范围被分配，它将不会执行 irq_domain_add_linear() 或 151irq_domain_create_linear()，这意味着 *no* irq 描述符将被分配。 152 153一个简单域的典型用例是，irqchip供应商同时支持动态和静态IRQ分配。 154 155为了避免最终出现使用线性域而没有描述符被分配的情况，确保使用简单域的驱动程序在任何 156irq_find_mapping()之前调用irq_create_mapping()是非常重要的，因为后者实际上 157将用于静态IRQ分配情况。 158 159irq_domain_add_simple()和irq_domain_create_simple()以及 160irq_domain_add_legacy()和irq_domain_create_legacy()在功能上是等价的，只 161是第一个参数不同--前者接受Open Firmware特定的 'struct device_node' ，而后者 162接受一个更通用的抽象 'struct fwnode_handle' 。 163 164IRQ域层级结构 165------------- 166 167在某些架构上，可能有多个中断控制器参与将一个中断从设备传送到目标CPU。 168让我们来看看x86平台上典型的中断传递路径吧 169:: 170 171 Device --> IOAPIC -> Interrupt remapping Controller -> Local APIC -> CPU 172 173涉及到的中断控制器有三个: 174 1751) IOAPIC 控制器 1762) 中断重映射控制器 1773) Local APIC 控制器 178 179为了支持这样的硬件拓扑结构，使软件架构与硬件架构相匹配，为每个中断控制器建立一 180个irq_domain数据结构，并将这些irq_domain组织成层次结构。 181 182在建立irq_domain层次结构时，靠近设备的irq_domain为子域，靠近CPU的 183irq_domain为父域。所以在上面的例子中，将建立如下的层次结构。 184:: 185 186 CPU Vector irq_domain (root irq_domain to manage CPU vectors) 187 ^ 188 | 189 Interrupt Remapping irq_domain (manage irq_remapping entries) 190 ^ 191 | 192 IOAPIC irq_domain (manage IOAPIC delivery entries/pins) 193 194使用irq_domain层次结构的主要接口有四个: 195 1961) irq_domain_alloc_irqs(): 分配IRQ描述符和与中断控制器相关的资源来传递这些中断。 1972) irq_domain_free_irqs(): 释放IRQ描述符和与这些中断相关的中断控制器资源。 1983) irq_domain_activate_irq(): 激活中断控制器硬件以传递中断。 1994) irq_domain_deactivate_irq(): 停用中断控制器硬件，停止传递中断。 200 201为了支持irq_domain层次结构，需要做如下修改: 202 2031) 一个新的字段 'parent' 被添加到irq_domain结构中；它用于维护irq_domain的层次信息。 2042) 一个新的字段 'parent_data' 被添加到irq_data结构中；它用于建立层次结构irq_data以 205 匹配irq_domain层次结构。irq_data用于存储irq_domain指针和硬件irq号。 2063) 新的回调被添加到irq_domain_ops结构中，以支持层次结构的irq_domain操作。 207 208在支持分层irq_domain和分层irq_data准备就绪后，为每个中断控制器建立一个irq_domain结 209构，并为每个与IRQ相关联的irq_domain分配一个irq_data结构。现在我们可以再进一步支持堆 210栈式(层次结构)的irq_chip。也就是说，一个irq_chip与层次结构中的每个irq_data相关联。 211一个子irq_chip可以自己或通过与它的父irq_chip合作来实现一个所需的操作。 212 213通过堆栈式的irq_chip，中断控制器驱动只需要处理自己管理的硬件，在需要的时候可以向其父 214irq_chip请求服务。所以我们可以实现更简洁的软件架构。 215 216为了让中断控制器驱动程序支持irq_domain层次结构，它需要做到以下几点: 217 2181) 实现 irq_domain_ops.alloc 和 irq_domain_ops.free 2192) 可选择地实现 irq_domain_ops.activate 和 irq_domain_ops.deactivate. 2203) 可选择地实现一个irq_chip来管理中断控制器硬件。 2214) 不需要实现irq_domain_ops.map和irq_domain_ops.unmap，它们在层次结构 222 irq_domain中是不用的。 223 224irq_domain层次结构绝不是x86特有的，大量用于支持其他架构，如ARM、ARM64等。 225 226调试功能 227======== 228 229打开CONFIG_GENERIC_IRQ_DEBUGFS，可让IRQ子系统的大部分内部结构都在debugfs中暴露出来。