中断与中断处理

学习 Linux 中断的相关知识,整理了一些常见的问题:

  • 什么是硬中断,什么是软中断,它们的区别是什么?

    硬中断由硬件触发,会打断 CPU 然后跳转到内存的相应的中断处理程序处进行中断处理,处理硬中断时一般会屏蔽掉同一中断线上的其它中断,即硬中断的处理过程不可中断(不可被同一类型的中断中断,不同类型的可以)。也不可以休眠。软中断由进程主动发起,不会中断 CPU,直接指定中断号,无需经过中断控制器,直接触发对应的软中断处理程序。软中断可能会被硬中断中断,但不可以休眠。 软中断比硬中断少了一个硬件发送信号(中断控制器)的步骤。产生软中断的进程一定是当前正在运行的进程,因此它们不会中断CPU。但是它们会中断调用代码的流程。 如果硬件需要CPU去做一些事情,那么这个硬件会使CPU中断当前正在运行的代码。而后CPU会将当前正在运行进程的当前状态放到堆栈(stack)中,以至于之后可以返回继续运行。这种中断可以停止一个正在运行的进程;可以停止正处理另一个中断的内核代码;或者可以停止空闲进程。

  • 中断的本质是什么?

    中断的本质是一种异步处理方式。本质上与信号处理是一样的。可以快速响应外部的异步事件。

  • 中断的处理流程是怎么样的?

    中断信号 -> 中断控制器 -> 中断处理程序 中断信号 -> 中断处理程序

  • 什么是中断处理的上半部和下半部,为什么要这样区分?

    中断的处理要迅速,CPU 的过长时间的中断是不可接受的。对于整个中断处理程序来说,有些工作是需要尽快完成的,比如把网卡上的数据包读取到系统内存中。而对数据包的处理和操作等其他工作则相对而言没有那么紧急,因此可以推迟到下半部去执行。

  • 什么是中断上下文,与进程上下文有什么区分和联系?

    进程是以进程上下文的形式连接到内核中的,因此进程可以休眠,也可以调用调度程序。进程上下文是一种内核所处的操作模式,此时内核代表进程执行。 中断上下文与进程没有关系。内核只可以调度进程,因此中断上下文不可以睡眠,否则无法对其进行重新调度。

  • 下半部的主要实现方式有哪些?

    主要实现方式有 tasklet 与软中断。其中 tasklet 又是通过软中断的形式来实现的。一般对性能要求高的地方使用软中断,比如网络,其它时候用 tasklet 就足够了。不同类型的 tasklet 可以同时执行,但相同类型的 tasklet 不可以同时执行。相同类型的软中断可以同时执行,因此在多核情况下对软中断的使用要特别小心。软中断必须在编译时静态注册,而 tasklet 可以在运行时动态注册。

  • 中断为什么不能休眠?

    这里中断只代表异步中断,异常代表同步中断,这样系统调用是异常处理,不是中断处理。 这里异常处理是可以休眠block的,因为异常处理所需的数据是存储在异常栈中,而每个进程都有一个异常栈,所以异常处理和进程是相关联的,这样异常处理可以block,被调度出去。 而对于中断,分为两种情况,一种是中断使用单独的中断栈而不使用进程的内核栈的情况,这样,由于所有中断共享一个中断栈,这个中断栈不和特定进程关联,所以,这种中断时不能block的,block后他是不能再被调度。 第二种情况是,中断不使用单独的中断栈,而是使用当前进程的内核栈,这种情况我认为是和异常处理时一样的,这种中断时可以block的,之所以不准许中断 block不是技术上切换不回来,而是逻辑上为了提高处理的效率强制其不能block。 上面的回答感觉很有道理,来自 http://bbs.chinaunix.net/viewthread.php?tid=1618430

参考文章:

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