freebsd9.2-處理器間中斷-接收處理

71v5

[從"處理器間中斷-發(fā)送"中的描述可知]：
#define        IPI_BITMAP_VECTOR    249
#define IPI_PREEMPT          1
1：已經(jīng)給cpu5發(fā)送了一個中斷向量號為IPI_BITMAP_VECTOR的IPI。
2：并且數(shù)組元素cpu_ipi_pending[5]的第IPI_PREEMPT個bit位被設(shè)置為1。

[從"內(nèi)核如何實現(xiàn)IA32中斷處理"中的描述可知]：
中斷向量號為IPI_BITMAP_VECTOR對應(yīng)的中斷處理程序為函數(shù)IDTVEC(ipi_intr_bitmap_handler)。


此時，cpu5接收到了這個IPI，在執(zhí)行中斷處理程序IDTVEC(ipi_intr_bitmap_handler)前，cpu硬件單元要做一些處理，硬件單元所做的處理可以參考
"內(nèi)核如何實現(xiàn)IA32中斷處理"結(jié)尾的描述。

這里做下面的假設(shè)：
1：接收到這個IPI時，cpu5運行在用戶態(tài)。
2：接收到這個IPI時，正在cpu5運行的線程對應(yīng)的struct thread對象簡記為cur_thread。
3：cpu硬件單元已經(jīng)完成了在執(zhí)行中斷處理程序之前的處理。

此時cpu5運行在內(nèi)核態(tài)，開始執(zhí)行中斷處理程序IDTVEC(ipi_intr_bitmap_handler)，線程cur_thread的內(nèi)核棧如下所示：

1. ******************************* 內(nèi)核棧頂部 高地址方向
   
2. *                             *
   
3. *   struct pcb對象            *
   
4. *                             *
   
5. *                             *
   
6. ******************************* <--cur_thread的td_pcb成員指向這里
   
7. *                             *
   
8. *   16bytes for vm            *        
   
9. ******************************* <--cur_thread的內(nèi)核棧棧頂                        
   
10. *   SS                        *
    
11. *******************************
    
12. *   ESP                       *
    
13. *******************************
    
14. *   EFLAGS                    *
    
15. *******************************
    
16. *   CS                        *
    
17. *******************************
    
18. *   EIP                       *     
    
19. ******************************* <--執(zhí)行中斷處理程序IDTVEC(ipi_intr_bitmap_handler)時，esp指向這里
    
20. *   SS                        *
    
21. *******************************
    
22. *   0                         *
    
23. *******************************
    
24. *   0                         *
    
25. *******************************
    
26. *   EAX                       *
    
27. *******************************
    
28. *   ECX                       *
    
29. *******************************
    
30. *   EDX                       *
    
31. *******************************
    
32. *   EBX                       *
    
33. *******************************   通過struct trapframe類型的數(shù)據(jù)對象來描述
    
34. *   ESP                       *
    
35. *******************************
    
36. *   EBP                       *
    
37. *******************************
    
38. *   ESI                       *
    
39. *******************************
    
40. *   EDI                       *
    
41. *******************************
    
42. *   DS                        *
    
43. *******************************
    
44. *   ES                        *
    
45. *******************************
    
46. *   FS                        *
    
47. ******************************* <--宏P(guān)USH_FRAME和SET_KERNEL_SREGS執(zhí)行完后，esp指向這里
    
48. *  addr(jmp        doreti)       *
    
49. ******************************* <-- 執(zhí)行call ipi_bitmap_handler指令時esp指向這里
    
50. *                             *
    
51. *                             *
    
52. *                             *
    
53. *                             *
    
54. *                             *
    
55. *                             *
    
56. *                             *
    
57. *                             *
    
58. *                             *
    
59. *                             *
    
60. *******************************------ 內(nèi)核棧底部 低地址方向

復(fù)制代碼

[IDTVEC(ipi_intr_bitmap_handler)]-中斷向量號IPI_BITMAP_VECTOR對應(yīng)的中斷處理程序：

1.    304        IDTVEC(ipi_intr_bitmap_handler)       
   
2. /*******************************************************************************
   
3. * 305，宏P(guān)USH_FRAME，該宏如下所示：
   
4.    將線程cur_thread的用戶態(tài)硬件上下文的一部分壓入內(nèi)核棧中。
   
5. 
   
6.    306，宏SET_KERNEL_SREGS，如下所示：
   
7.    設(shè)置內(nèi)核使用的段寄存器。
   
8. 
   
9.    307：
   
10.    清DF標(biāo)志，string operations increment the index registers (ESI and/or EDI).
    
11. ******************************************************/
    
12.    305                PUSH_FRAME
    
13.    306                SET_KERNEL_SREGS
    
14.    307                cld
    
15.    308                
    
16. /*******************************************************************
    
17. * 309-310:
    
18.    通過lapic訪問cpu5的local APIC寄存器組。
    
19. 
    
20.    這里將對local APIC寄存器組中的EOI Register執(zhí)行一個寫操作，這是
    
21.    APIC要求的，作為對這個寫操作的響應(yīng)，cpu將：
    
22.    Upon receiving an EOI, the APIC clears the highest
    
23.    priority bit in the ISR and dispatches the next highest
    
24.    priority interrupt to the processor
    
25. **********************************************/
    
26.    309                movl        lapic, %edx
    
27.    310                movl        $0, LA_EOI(%edx)        /* End Of Interrupt to APIC */
    
28.    311               
    
29.    312                FAKE_MCOUNT(TF_EIP(%esp))
    
30.    313       
    
31. /**********************************************************************
    
32. * 314：
    
33.    通過上面內(nèi)核棧的布局，可以明顯的看出，函數(shù)ipi_bitmap_handler
    
34.    的參數(shù)是一個struct trapframe類型的對象，而不是指向這個對象的指針。
    
35. 
    
36.    316：
    
37.    doreti函數(shù)完成返回中斷前的處理，這個暫時略過。
    
38. *********************************/
    
39.    314                call        ipi_bitmap_handler
    
40.    315                MEXITCOUNT
    
41.    316                jmp        doreti
    
42.    317        #endif

復(fù)制代碼

[宏P(guān)USH_FRAME]：

1. /*****************************************************************************************
   
2. * Macros to create and destroy a trap frame.
   
3.    pushal指令：
   
4.    Pushes the contents of the general-purpose registers onto the stack. The registers
   
5.    are stored on the stack in the following order: EAX, ECX, EDX, EBX, ESP (original
   
6.    value), EBP, ESI, and EDI (if the current operand-size attribute is 32)。
   
7. *********************************************/
   
8.    145        #define        PUSH_FRAME                                                        \
   
9.    146                pushl        $0 ;                /* dummy error code */                        \
   
10.    147                pushl        $0 ;                /* dummy trap type */                        \
    
11.    148                pushal ;                /* 8 ints */                                \
    
12.    149                pushl        %ds ;                /* save data and extra segments ... */        \
    
13.    150                pushl        %es ;                                                        \
    
14.    151                pushl        %fs

復(fù)制代碼

[宏SET_KERNEL_SREGS]：

1. /**********************************************************************************
   
2. * Setup the kernel segment registers.
   
3.    此時cpu5運行在內(nèi)核態(tài)，段寄存器也要更改。
   
4.    
   
5.    173-175：
   
6.    用內(nèi)核數(shù)據(jù)段的segment selector，即KDSEL加載DS，ES兩個寄存器，訪問內(nèi)核數(shù)據(jù)。
   
7. 
   
8.    176-177：
   
9.    用KPSEL加載FS寄存器，這樣就能訪問數(shù)據(jù)對象__pcpu[5]，也是宏P(guān)CPU_*的基礎(chǔ)。   
   
10. ******************************************/
    
11.    172        #define        SET_KERNEL_SREGS                                                \
    
12.    173                movl        $KDSEL, %eax ;        /* reload with kernel's data segment */        \
    
13.    174                movl        %eax, %ds ;                                                \
    
14.    175                movl        %eax, %es ;                                                \
    
15.    176                movl        $KPSEL, %eax ;        /* reload with per-CPU data segment */        \
    
16.    177                movl        %eax, %fs

復(fù)制代碼

[函數(shù)ipi_bitmap_handler]：

1. /***********************************************************************
   
2. * 參數(shù)描述：
   
3.    frame：用來訪問保存在線程cur_thread內(nèi)核棧上用戶態(tài)硬件上下文。
   
4. ****************************/
   
5.   1355        void
   
6.   1356        ipi_bitmap_handler(struct trapframe frame)
   
7.   1357        {
   
8. /***************************************************************************
   
9. * 1360，cpu：PCPU_GET宏獲取當(dāng)前cpu的logical cpu id，這里為5.
   
10. *******************************/
    
11.   1358                struct trapframe *oldframe;
    
12.   1359                struct thread *td;
    
13.   1360                int cpu = PCPU_GET(cpuid);
    
14.   1361                u_int ipi_bitmap;
    
15. /**************************************************************************
    
16. * 1364：td指向當(dāng)前正在運行線程的struct thread對象，這里為&cur_thread。
    
17. 
    
18.    1365：
    
19.    遞增td_intr_nesting_level，即遞增中斷嵌套層數(shù)。
    
20. 
    
21.    1366-1367：
    
22.    struct thread對象的td_intr_frame成員，freebsd8.3中沒有該成員，添加的
    
23.    這個成員個人理解為，該成員在中斷處理程序中使用，用來訪問保存在線程
    
24.    內(nèi)核棧上的硬件上下文。
    
25. 
    
26.    1368：
    
27.    函數(shù)atomic_readandclear_int返回數(shù)組元素cpu_ipi_pending[5]的值，然后
    
28.    將其清零。
    
29. *****************************/
    
30.   1363                critical_enter();
    
31.   1364                td = curthread;
    
32.   1365                td->td_intr_nesting_level++;
    
33.   1366                oldframe = td->td_intr_frame;
    
34.   1367                td->td_intr_frame = &frame;
    
35.   1368                ipi_bitmap = atomic_readandclear_int(&cpu_ipi_pending[cpu]);
    
36. /****************************************************************************
    
37. * 三個特殊的IPI如下：
    
38. * #define IPI_AST                0        
    
39.    #define IPI_PREEMPT          1
    
40.    #define IPI_HARDCLOCK        2
    
41. 
    
42. * 1369-1386：
    
43.    依次測試變量的ipi_bitmap的第1，0，2個比特位，檢查發(fā)送
    
44.    的是上面三個特殊IPI的哪一個，并遞增相應(yīng)的計數(shù)器。
    
45. 
    
46.    1369-1374:
    
47.    發(fā)送的是IPI_PREEMPT，此時調(diào)用調(diào)度程序相關(guān)的sched_preempt函數(shù)，當(dāng)
    
48.    sched_preempt函數(shù)執(zhí)行完后，cpu5上的線程cur_thread被成功搶占。
    
49. 
    
50.    1375-1380:
    
51.    發(fā)送的是IPI_AST，此時不做處理。
    
52. 
    
53.    1381-1386:
    
54.    發(fā)送的是IPI_HARDCLOCK，此時調(diào)用函數(shù)hardclockintr。
    
55. ******************************************************/
    
56.   1369                if (ipi_bitmap & (1 << IPI_PREEMPT)) {
    
57.   1370        #ifdef COUNT_IPIS
    
58.   1371                        (*ipi_preempt_counts[cpu])++;
    
59.   1372        #endif
    
60.   1373                        sched_preempt(td);
    
61.   1374                }
    
62.   1375                if (ipi_bitmap & (1 << IPI_AST)) {
    
63.   1376        #ifdef COUNT_IPIS
    
64.   1377                        (*ipi_ast_counts[cpu])++;
    
65.   1378        #endif
    
66.   1379                        /* Nothing to do for AST */
    
67.   1380                }
    
68.   1381                if (ipi_bitmap & (1 << IPI_HARDCLOCK)) {
    
69.   1382        #ifdef COUNT_IPIS
    
70.   1383                        (*ipi_hardclock_counts[cpu])++;
    
71.   1384        #endif
    
72.   1385                        hardclockintr();
    
73.   1386                }
    
74. /********************************************************
    
75. * 1387：將td_intr_frame成員恢復(fù)到之前的值。
    
76.    1388：遞減td_intr_nesting_level，即中斷嵌套數(shù)減1.
    
77. *******************************/
    
78.   1387                td->td_intr_frame = oldframe;
    
79.   1388                td->td_intr_nesting_level--;
    
80.   1389                critical_exit();
    
81.   1390        }

復(fù)制代碼

[ULE線程調(diào)度-sched_preempt函數(shù)]:

1. /*******************************************************************
   
2. * 函數(shù)sched_preempt就是調(diào)用mi_switch函數(shù)執(zhí)行一個線程切換，執(zhí)行
   
3.    完后，線程cur_thread被成功搶占。
   
4. 
   
5.    2130：tdq此時為&tdq_cpu[5].
   
6.    2132：將tdq_ipipending設(shè)置為0，表示相應(yīng)的IPI已經(jīng)處理。
   
7. 
   
8.    2133-2143：
   
9.    再次檢查是否需要搶占線程cur_thread，這里簡單的比較兩個優(yōu)先級。
   
10.    如果需要搶占，就設(shè)置合適的標(biāo)志來調(diào)用mi_switch函數(shù)完成線程切換。
    
11. ***********************************/
    
12.   2122        void
    
13.   2123        sched_preempt(struct thread *td)
    
14.   2124        {
    
15.   2125                struct tdq *tdq;
    
16.   2126       
    
17.   2127                SDT_PROBE2(sched, , , surrender, td, td->td_proc);
    
18.   2128       
    
19.   2129                thread_lock(td);
    
20.   2130                tdq = TDQ_SELF();
    
21.   2131                TDQ_LOCK_ASSERT(tdq, MA_OWNED);
    
22.   2132                tdq->tdq_ipipending = 0;
    
23.   2133                if (td->td_priority > tdq->tdq_lowpri) {
    
24.   2134                        int flags;
    
25.   2135       
    
26.   2136                        flags = SW_INVOL | SW_PREEMPT;
    
27.   2137                        if (td->td_critnest > 1)
    
28.   2138                                td->td_owepreempt = 1;
    
29.   2139                        else if (TD_IS_IDLETHREAD(td))
    
30.   2140                                mi_switch(flags | SWT_REMOTEWAKEIDLE, NULL);
    
31.   2141                        else
    
32.   2142                                mi_switch(flags | SWT_REMOTEPREEMPT, NULL);
    
33.   2143                }
    
34.   2144                thread_unlock(td);
    
35.   2145        }]

復(fù)制代碼