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1 Linux Kernel arm64中断向量表的定义
(linux/arch/arm64/kernel/entry.S)
/*
* Exception vectors.
*/
.pushsection ".entry.text", "ax"
.align 11
SYM_CODE_START(vectors)
kernel_ventry 1, sync_invalid // Synchronous EL1t
kernel_ventry 1, irq_invalid // IRQ EL1t
kernel_ventry 1, fiq_invalid // FIQ EL1t
kernel_ventry 1, error_invalid // Error EL1t
kernel_ventry 1, sync // Synchronous EL1h
kernel_ventry 1, irq // IRQ EL1h
kernel_ventry 1, fiq // FIQ EL1h
kernel_ventry 1, error // Error EL1h
kernel_ventry 0, sync // Synchronous 64-bit EL0
kernel_ventry 0, irq // IRQ 64-bit EL0
kernel_ventry 0, fiq // FIQ 64-bit EL0
kernel_ventry 0, error // Error 64-bit EL0
#ifdef CONFIG_COMPAT
kernel_ventry 0, sync_compat, 32 // Synchronous 32-bit EL0
kernel_ventry 0, irq_compat, 32 // IRQ 32-bit EL0
kernel_ventry 0, fiq_compat, 32 // FIQ 32-bit EL0
kernel_ventry 0, error_compat, 32 // Error 32-bit EL0
#else
kernel_ventry 0, sync_invalid, 32 // Synchronous 32-bit EL0
kernel_ventry 0, irq_invalid, 32 // IRQ 32-bit EL0
kernel_ventry 0, fiq_invalid, 32 // FIQ 32-bit EL0
kernel_ventry 0, error_invalid, 32 // Error 32-bit EL0
#endif
SYM_CODE_END(vectors)思考：
1、这里有没有按照armv8定义的异常向量表排列？不是每一个offset只有128bytes地址空间吗，如何做到的？
2、Linux Kernel arm64体系中不是没有实现FIQ吗，这里为何实现了？
3、第一组异常向量为何没有实现？
2 Linux Kernel arm64设置中断向量表的基地址
(linux/arch/arm64/kernel/head.S)
SYM_FUNC_START_LOCAL(__primary_switched)
adrp x4, init_thread_union
add sp, x4, #THREAD_SIZE
adr_l x5, init_task
msr sp_el0, x5 // Save thread_info
adr_l x8, vectors // load VBAR_EL1 with virtual
msr vbar_el1, x8 // vector table address
isb
......
b start_kernel
SYM_FUNC_END(__primary_switched)思考：
1、设置VBAR_EL1，如果系统系统里有8个ARM Core，那么8个Core都需要设置吗，分别如何设置的？
3 kernel_ventry宏的介绍
(linux/arch/arm64/kernel/entry.S)
.macro kernel_ventry, el, label, regsize = 64
.align 7
#ifdef CONFIG_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
.if \el == 0
alternative_if ARM64_UNMAP_KERNEL_AT_EL0
.if \regsize == 64
mrs x30, tpidrro_el0
msr tpidrro_el0, xzr
.else
mov x30, xzr
.endif
alternative_else_nop_endif
.endif
#endif
sub sp, sp, #PT_REGS_SIZE
#ifdef CONFIG_VMAP_STACK
/*
* Test whether the SP has overflowed, without corrupting a GPR.
* Task and IRQ stacks are aligned so that SP & (1 << THREAD_SHIFT)
* should always be zero.
*/
add sp, sp, x0 // sp' = sp + x0
sub x0, sp, x0 // x0' = sp' - x0 = (sp + x0) - x0 = sp
tbnz x0, #THREAD_SHIFT, 0f
sub x0, sp, x0 // x0'' = sp' - x0' = (sp + x0) - sp = x0
sub sp, sp, x0 // sp'' = sp' - x0 = (sp + x0) - x0 = sp
b el\()\el\()_\label
0:
/*
* Either we've just detected an overflow, or we've taken an exception
* while on the overflow stack. Either way, we won't return to
* userspace, and can clobber EL0 registers to free up GPRs.
*/
/* Stash the original SP (minus PT_REGS_SIZE) in tpidr_el0. */
msr tpidr_el0, x0
/* Recover the original x0 value and stash it in tpidrro_el0 */
sub x0, sp, x0
msr tpidrro_el0, x0
/* Switch to the overflow stack */
adr_this_cpu sp, overflow_stack + OVERFLOW_STACK_SIZE, x0
/*
* Check whether we were already on the overflow stack. This may happen
* after panic() re-enables interrupts.
*/
mrs x0, tpidr_el0 // sp of interrupted context
sub x0, sp, x0 // delta with top of overflow stack
tst x0, #~(OVERFLOW_STACK_SIZE - 1) // within range?
b.ne __bad_stack // no? -> bad stack pointer
/* We were already on the overflow stack. Restore sp/x0 and carry on. */
sub sp, sp, x0
mrs x0, tpidrro_el0
#endif
b el\()\el\()_\label
.endm注意.align=7，说明该段代码是以2^7=128字节对其的，这和向量表中每一个offset的大小是一致的
代码看似非常复杂，其实最终跳转到了b el\()\el\()_\label, 翻译一下，其实就是跳转到了如下这样的函数中
el1_sync_invalid
el1_irq_invalid
el1_fiq_invalid
el1_error_invalid
el1_sync
el1_irq
el1_fiq
el1_error
el0_sync
el0_irq
el0_fiq
el0_error 4 未实现的异常向量: elx_yyy_invalid
未实现的向量定义为了elx_yyy_invalid函数, 该invalid函数其实也是一种实现，它最终调用了panic函数
例如el1_irq_invalid的Flow ： el1_irq_invalid --> bl bad_mode --> panic("bad mode")
SYM_CODE_START_LOCAL(el1_irq_invalid)
inv_entry 1, BAD_IRQ
SYM_CODE_END(el1_irq_invalid)
/*
* Bad Abort numbers
*-----------------
*/
#define BAD_SYNC 0
#define BAD_IRQ 1
#define BAD_FIQ 2
#define BAD_ERROR 3
/*
* Invalid mode handlers
*/
.macro inv_entry, el, reason, regsize = 64
kernel_entry \el, \regsize
mov x0, sp
mov x1, #\reason
mrs x2, esr_el1
bl bad_mode
ASM_BUG()
.endm /*
* bad_mode handles the impossible case in the exception vector. This is always
* fatal.
*/
asmlinkage void notrace bad_mode(struct pt_regs *regs, int reason, unsigned int esr)
{
arm64_enter_nmi(regs);
console_verbose();
pr_crit("Bad mode in %s handler detected on CPU%d, code 0x%08x -- %s\n",
handler[reason], smp_processor_id(), esr,
esr_get_class_string(esr));
__show_regs(regs);
local_daif_mask();
panic("bad mode");
}5 el1_irq的介绍 - 跳转到注册的handler函数
抛开事务看本质，el1_interrupt_handler handle_arch_irq其实就是调用handle_arch_irq， 而handle_arch_irq指向irq-gic-v3.c中定义的handler函数
.align 6
SYM_CODE_START_LOCAL_NOALIGN(el1_irq)
kernel_entry 1
el1_interrupt_handler handle_arch_irq
kernel_exit 1
SYM_CODE_END(el1_irq)这里我们就不再深究kernel_entry和kernel_exit，它俩里面干得事情非常多。当前我们需要了解，一个是保存general purpose寄存器，一个是恢复就可以了。
.macro kernel_entry, el, regsize = 64
.if \regsize == 32
mov w0, w0 // zero upper 32 bits of x0
.endif
stp x0, x1, [sp, #16 * 0]
stp x2, x3, [sp, #16 * 1]
stp x4, x5, [sp, #16 * 2]
stp x6, x7, [sp, #16 * 3]
stp x8, x9, [sp, #16 * 4]
stp x10, x11, [sp, #16 * 5]
stp x12, x13, [sp, #16 * 6]
stp x14, x15, [sp, #16 * 7]
stp x16, x17, [sp, #16 * 8]
stp x18, x19, [sp, #16 * 9]
stp x20, x21, [sp, #16 * 10]
stp x22, x23, [sp, #16 * 11]
stp x24, x25, [sp, #16 * 12]
stp x26, x27, [sp, #16 * 13]
stp x28, x29, [sp, #16 * 14]
.......macro kernel_exit, el
......
msr elr_el1, x21 // set up the return data
msr spsr_el1, x22
ldp x0, x1, [sp, #16 * 0]
ldp x2, x3, [sp, #16 * 1]
ldp x4, x5, [sp, #16 * 2]
ldp x6, x7, [sp, #16 * 3]
ldp x8, x9, [sp, #16 * 4]
ldp x10, x11, [sp, #16 * 5]
ldp x12, x13, [sp, #16 * 6]
ldp x14, x15, [sp, #16 * 7]
ldp x16, x17, [sp, #16 * 8]
ldp x18, x19, [sp, #16 * 9]
ldp x20, x21, [sp, #16 * 10]
ldp x22, x23, [sp, #16 * 11]
ldp x24, x25, [sp, #16 * 12]
ldp x26, x27, [sp, #16 * 13]
ldp x28, x29, [sp, #16 * 14]
ldr lr, [sp, #S_LR]
add sp, sp, #PT_REGS_SIZE // restore sp
......
我们再来剖析gic_handle_irq()函数，其实就是涉及gic的读写了，从gic中读取硬件中断号，然后调用handle_domain_irq函数，找到相匹配的中断hander函数，然后回调。
(linux/drivers/irqchip/irq-gic-v3.c)
static asmlinkage void __exception_irq_entry gic_handle_irq(struct pt_regs *regs)
{
u32 irqnr;
irqnr = do_read_iar(regs);
/* Check for special IDs first */
if ((irqnr >= 1020 && irqnr <= 1023))
return;
if (gic_supports_nmi() &&
unlikely(gic_read_rpr() == GICD_INT_NMI_PRI)) {
gic_handle_nmi(irqnr, regs);
return;
}
if (gic_prio_masking_enabled()) {
gic_pmr_mask_irqs();
gic_arch_enable_irqs();
}
if (static_branch_likely(&supports_deactivate_key))
gic_write_eoir(irqnr);
else
isb();
if (handle_domain_irq(gic_data.domain, irqnr, regs)) {
WARN_ONCE(true, "Unexpected interrupt received!\n");
gic_deactivate_unhandled(irqnr);
}
}
另外注意一点，在Linux Kernel5.0之后，gic中的handler处理函数，发生了一些细微的变化，如下所示：
6 handle_domain_irq
补充IRQ Domain介绍
在linux kernel中，我们使用下面两个ID来标识一个来自外设的中断：
1、IRQ number。CPU需要为每一个外设中断编号，我们称之IRQ Number。这个IRQ number是一个虚拟的interrupt ID，和硬件无关，仅仅是被CPU用来标识一个外设中断。
2、HW interrupt ID。对于interrupt controller而言，它收集了多个外设的interrupt request line并向上传递，因此，interrupt controller需要对外设中断进行编码。Interrupt controller用HW interrupt ID来标识外设的中断。在interrupt controller级联的情况下，仅仅用HW interrupt ID已经不能唯一标识一个外设中断，还需要知道该HW interrupt ID所属的interrupt controller（HW interrupt ID在不同的Interrupt controller上是会重复编码的）。
这样，CPU和interrupt controller在标识中断上就有了一些不同的概念，但是，对于驱动工程师而言，我们和CPU视角是一样的，我们只希望得到一个IRQ number，而不关系具体是那个interrupt controller上的那个HW interrupt ID。这样一个好处是在中断相关的硬件发生变化的时候，驱动软件不需要修改。因此，linux kernel中的中断子系统需要提供一个将HW interrupt ID映射到IRQ number上来的机制......
（本段转载自:http://www.wowotech.net/linux...）思考：
1、上文提到"在interrupt controller级联的情况下", 为什么会有中断级联，一个gic控制器可以连接好几千个中断难道还不够吗？
handle_domain_irq的处理流程如下所示，最终是调用到了我们request_irq注册的中断处理函数.
7 关于中断级联的介绍
这也是我想不通的地方，一个gic控制器可以连接好几千个中断难道还不够吗？ 也许是为了SOC方便设计。例如某平台就使用到了<font color=blue size=4>级联</font>的方式
（具体代码，就不能做介绍了）
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