3. 网络设备中断注册

中断注册是网络驱动与内核中断子系统交互的入口。驱动必须为设备分配的中断线（IRQ）注册一个处理函数，内核才能在硬件产生中断时正确调用该函数。Linux 内核提供了两套核心注册 API：request_irq() 和 devm_request_irq()，以及一组用于描述中断行为的中断标志（IRQF_*）。

3.1 核心 API：request_irq()

request_irq() 是中断注册的基础函数，定义在 include/linux/interrupt.h 中。驱动在探测（probe）阶段调用该函数，将 IRQ 号、处理函数、中断标志、设备名称和设备上下文绑定在一起。

int request_irq(unsigned int irq,
                irq_handler_t handler,
                unsigned long flags,
                const char *name,
                void *dev);

3.2 托管版本：devm_request_irq()

devm_request_irq() 是设备资源管理（devres）框架下的中断注册函数。它自动将中断的生命周期绑定到设备生命周期，驱动卸载或 probe 失败时，内核自动释放中断，无需手动调用 free_irq()。

int devm_request_irq(struct device *dev,
                     unsigned int irq,
                     irq_handler_t handler,
                     unsigned long flags,
                     const char *name,
                     void *dev_id);

3.3 中断标志（IRQF_*）详解

中断标志通过 flags 参数传递给注册函数，多个标志使用按位或（|）组合。以下是网络驱动中最常用的标志：

3.4 中断注册流程与标志组合

网络驱动在 probe 函数中注册中断的典型流程如下：

1. 获取 IRQ 资源： 通过 pci_alloc_irq_vectors() 分配 MSI/MSI-X 向量，或从 platform_get_irq() 获取传统中断号。
2. 确定中断标志： MSI/MSI-X 场景使用 IRQF_TRIGGER_HIGH；传统 INTx 场景使用 IRQF_SHARED | IRQF_TRIGGER_HIGH。
3. 注册中断： 调用 devm_request_irq() 或 request_irq()，传入 IRQ 号、处理函数、标志、设备名称和设备上下文。
4. 启用中断： 在设备寄存器中使能中断位，开始接收硬件中断。

// 典型网络驱动中断注册示例（使用 devm_request_irq）
static int netdev_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct net_device *ndev;
    struct adapter *adapter;
    int irq, ret;

    // ... 分配 net_device、初始化硬件 ...

    irq = platform_get_irq(pdev, 0);
    if (irq < 0)
        return irq;

    // 使用 IRQF_TRIGGER_HIGH | IRQF_SHARED 注册中断
    ret = devm_request_irq(&pdev->dev, irq,
                           netdev_interrupt,
                           IRQF_TRIGGER_HIGH | IRQF_SHARED,
                           ndev->name, ndev);
    if (ret) {
        dev_err(&pdev->dev, "failed to request irq %d\n", irq);
        return ret;
    }

    // 使能设备中断寄存器
    writel(INT_ENABLE, adapter->ioaddr + INT_MASK_REG);

    return 0;
}

3.5 中断注册架构图

下图展示了从驱动 probe 到中断子系统注册的完整数据流与标志决策路径：

3.6 中断处理函数签名与返回值

中断处理函数必须遵循内核定义的签名：

irqreturn_t (*handler)(int irq, void *dev_id);

3.7 中断注册的常见错误与调试

• IRQ 号无效： 注册前未正确获取 IRQ 资源，导致传入 0 或负数。使用 platform_get_irq() 时需检查返回值。
• 共享中断未检查设备状态： 处理函数未读取中断状态寄存器就直接返回 IRQ_HANDLED，导致内核统计异常。
• 中断标志不匹配： 设备实际使用电平触发但注册时指定边沿触发，导致中断丢失或重复触发。
• dev 参数重复： 同一 IRQ 上注册多个处理函数时 dev 参数相同，内核无法区分设备。

调试中断注册问题时，/proc/interrupts 是最直接的诊断工具：

# cat /proc/interrupts
           CPU0       CPU1       CPU2       CPU3
 16:        123        456        789        012  IR-IO-APIC   16-fasteoi   eth0
 17:         34         56         78         90  IR-IO-APIC   17-fasteoi   eth1

每一行显示 IRQ 号、各 CPU 上的中断计数、中断控制器信息、触发方式以及注册时传入的设备名称。如果某个设备的中断计数不增长，说明中断注册或硬件配置存在问题。