Структуры данных

Как это было сделано с сигналами, рассмотрение будет начато с обзора важных структур данных прерываний и нижних половин. На рис. 6.1 показаны взаимосвязи между некоторыми из этих типов данных.

Рис. 6.1. Стркутуры данных, связанные с прерываниями

Начнем с того, что независящий от архитектуры файл заголовка linux/interrupt.h определяет структуру struct irqaction (строка 14844), которая представляет действие, которое ядро должно предпринять при получении определенного IRQ (способ связи структур struct irqaction с IRQ будет показан далее в этой главе). Эта структура имеет следующие члены:

• handler — указатель на функцию, которая предпринимает определенное действие в ответ на прерывание.
• flags — этот член получается из того же набора, что и sa_flags, который был рассмотрен ранее; данный набор начинается в строке 12108. Однако, похоже, что из этого набора для указанной цели используются только значения SA_INTERRUPT (прерывание данного прерывания другим прерыванием допускается), SA_SAMPLE_RANDOM (считать данное прерывание источником физически случайных значений) и SA_SHIRQ (данный IRQ может использоваться совместно с другими структурами struct irqaction).
• mask — этот член не используется ни одним из кодов х86 или архитектурно-независимых кодов (за исключением установки его равным 0); похоже, что он используется только портом SPARC64 для отслеживания некоторой информации, связанной с гибкими дисками.
• name — имя, связанное с устройством, генерирующим прерывание. Поскольку IRQ может использоваться совместно несколькими устройствами, этот член может помочь различить их при выводе списка для читателя-человека.
oooooooo

• dev_id — уникальный идентификатор типа устройства — каждая модель каждого аппаратного устройства, поддерживаемая Linux, имеет идентификатор устройства, присвоенный изготовителем и записанный в этом члене. Возможные значения получаются из огромного набора, который не приводится в книге, поскольку его включение было бы обременительным и излишним — он представляет собой всего лишь огромные блоки определений #define, которые выглядят подобно следующим:

  #define  PCI_DEVICE_ID_S3_868  0x8880
  #define  PCI_DEVICE_ID_S3_928  0x88b0
  #define  PCI_DEVICE_ID_S3_864_1  0x88c0
  #define  PCI_DEVICE_ID_S3_864_2  0x88cl
  

  Просмотрев несколько из них, читатель получит представление о всех. Этот фрагмент был выбран, как читатели вероятно догадались, из раздела файла, содержащего идентификаторы устройств для РСI-видеоплат на основе чипов S3.

  Хотя dev_id является указателем, он ни на что не указывает и попытка раскрыть его была бы ошибкой. Значение имеет только его разрядный шаблон.

• next — указатель на следующую структуру struct irqaction в очереди, если IRQ используется совместно. Обычно IRQ не является используемым совместно, и, следовательно, значение этого члена равно NULL.

Следующие две представляющие интерес структуры данных находятся в архитектурно-зависимом файле arch/i386/kernel/irq.h. Первая структура struct hw_interrupt_type (строка 1673) аннотирует контроллер прерываний. В основном, она представляет собой набор указателей на функции, которые выполняют характерные для контроллера операции:

• typename — читабельное имя контроллера.
• startup — разрешает в этом контроллере события данного IRQ.
• shutdown — запрещает в этом контроллере события данного IRQ.
• handle — обрабатывает отдельное прерывание в IRQ, переданного функции.
• enable и disable — в основном аналогичны startup и shutdown; существующие различия не имеют значения ни для одного из кодов, анализируемых в этой книге. (Фактически, функции enable/disable и startup/shutdown идентичны для всех приведенных в книге кодов.)

Вторая, представляющая интерес структура данных этого файла, irq_desc_t (строка 1698), имеет следующие члены:

• status — целое значение, разряды которого для ноля или более флагов получены из набора, определенного в строках с 1685 по 1689. Вместе они представляют состояние IRQ — отключен ли IRQ, являются ли в настоящий момент связанные с IRQ устройства автоматически определяемыми и т.п.
• handler — указатель на структуру struct hw_interrupt_type.
• action — указывает на начало очереди структур struct irqaction. Обычно, как отмечалось ранее, для каждого IRQ существует только одно действие, поэтому связанный список имеет длину равную 1 (или 0). Но, если IRQ используется совместно двумя или более устройствами, в очереди будет соответствующее количество действий.
• depth — количество текущих пользователей этой структуры irq_desc_t. В основном этот член используется, чтобы убедиться в том, что IRQ не отключен, пока событие обслуживается.

Структуры irq_desc_t организуются в массив irq_desc (строка 733). Для каждого IRQ существует одна запись массива, и таким образом массив сопоставляет номер каждого IRQ соответствующему обработчику и другой информации в структуре irq_desc_t.

Последний заслуживающий упоминания набор структур данных начинается в строке 29094; эти структуры связанны с нижними половинами:

• bh_mask_count (строка 29094) — массив, который отслеживает вложенные пары запросов включения/отключения для каждой нижней половины. Эти запросы выполняются посредством вызова функций enable_bh (строка 12575) и disable_bh (строка 12568), Каждый запрос на отключение увеличивает значение счетчика; каждый запрос на включение уменьшает его. Если значение счетчика достигает 0, значит все непогашенные отключения были замещены включением, и, следовательно, нижняя половина наконец снова включена.

• bh_mask и bh_active (строки 14856 и A HREF="part1_39.htm#l14857">14857) — вместе эти члены управляют тем, будет ли выполнена нижняя половина. Каждый из них имеет 32 разряда, по одному разряду на нижнюю половину. Когда верхняя половина (или какая-либо другая часть кода) решает, что его нижняя половина должна быть выполнена, она помечает ее, устанавливая разряд в bh_active (используя mark_bh, строка 12498). Независимо от того, была ли она помечена таким образом, нижняя половина может быть полностью отключена посредством очистки соответствующего разряда в bh_mask — enable_bh и disable_bh делают это, одновременно настраивая запись bh_mask_count.

  Следовательно, поразрядное AND членов bh_mask и bh_active определяет, какие нижние половины должны быть выполнены. В частности, если результатом поразрядаого AND является 0, никакие нижние половины не должны быть выполнены. Эта технология используется в ядре неоднократно, как, например, в макросе get_active_bhs (строка 12480).

• bh_base (строка 14858) — это просто массив указателей на функции нижней половины.

• Неименованная структура enum — неименованная структура enum, начинающаяся в строке 14866, связывает символическое имя с каждой из используемых ядром нижних половин. Например, чтобы пометить в качестве активной нижнюю половину таймера, нужно было бы написать:

  mark_bh (TIMER_BH);
  

  Строка 27450 именно это и делает.