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：

• 硬中断和软中断的区别

• 中断为什么不能休眠