local_irq_disable() | local_irq_enable() | local_irq_save() | local_irq_resto

beyes

平台：x86
内核：2.6.23


local_irq_disable() , local_irq_enable() , local_irq_save() 和 local_irq_restore() 为中断处理函数，主要是在要进入临界区时禁止中断和在出临界区时使能中断。local_irq_disable() 和 local_irq_enable() 配对使用；而 local_irq_save() 则和  local_irq_restore()  配对使用。


local_irq_disable() 和 local_irq_save() 都可以禁止中断，但不同的是后者可以保存中断状态。
local_irq_restore() 在使能中断的同时还恢复了由 local_irq_save() 所保存的中断状态。


这 4 个宏定义在 include/linux/Irqflag.h 中：

#define local_irq_enable() \
    do { trace_hardirqs_on(); raw_local_irq_enable(); } while (0)
#define local_irq_disable() \
    do { raw_local_irq_disable(); trace_hardirqs_off(); } while (0)
#define local_irq_save(flags) \
    do { raw_local_irq_save(flags); trace_hardirqs_off(); } while (0)


#define local_irq_restore(flags)                \
    do {                            \
        if (raw_irqs_disabled_flags(flags)) {        \
            raw_local_irq_restore(flags);        \
            trace_hardirqs_off();            \
        } else {                    \
            trace_hardirqs_on();            \
            raw_local_irq_restore(flags);        \
        }                        \
    } while (0)

其中，raw_local_irq_disable() 在 include/asm-i386/Irqflag.h定义为：

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static inline void raw_local_irq_disable(void){    native_irq_disable();    }

从 native_irq_disable() 的名字可以看到是”禁止本地中断“ 。禁止本地中断并不保护运行在另一个CPU上的中断处理程序对该数据结构的并发访问。native_irq_disable() 同样定义在 include/asm-i386/Irqflag.h 中：

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static inline void native_irq_disable(void){    asm volatile("cli": : :"memory");}

指令 cli 会清除 eflags 控制寄存器中的IF标志，这样就禁止了中断。


同样可以看到 local_irq_enable() 的最终定义为：

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static inline void native_irq_enable(void){    asm volatile("sti": : :"memory");}

指令 cli 会设置 eflags 控制寄存器中的IF标志，这样就使能了中断。


有时候，为了避免中断处理程序对 eflags 寄存器内容的破坏，在进入临界区时使用 local_irq_save() 来保存 eflags 寄存器(将 elfags 保存在一个变量中)以及在出临界区时用 local_irq_restore() 来恢复 eflags 寄存器。同样在 include/asm-i386/Irqflag.h 有定义：


对应于 local_irq_save() 有：

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static inline unsigned long native_save_fl(void){    unsigned long f;    asm volatile("pushfl ; popl %0":"=g" (f): /* no input */);    return f;}

上面，先将 eflags 压入栈中，然后再弹出到 f 变量中将其保存起来。


对应于 local_irq_restore() 有：

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static inline void native_restore_fl(unsigned long f){    asm volatile("pushl %0 ; popfl": /* no output */                 :"g" (f)                 :"memory", "cc");}

上面，将变量 f 压入栈，然后弹到 eflags 中。另外，cc 是因为汇编指令会修改 eflags 寄存器时而采用。

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对于单 CPU，非抢占的情况，假如有：

local_irq_disable()
/* 临界区代码 */
local_irq_enable()

这里，如果当执行到 local_irq_disable() 时，中断已经被禁止。那么在退出临界区时，再执行 local_irq_enable() 时会使所有的中断都打开，这样是可能带来副作用的，修正这种情况的办法是使用 local_irq_save() 和 local_irq_restore()。