建站
咨詢
售后
建站咨詢
新聞中心
Linux是一款廣泛應(yīng)用于服務(wù)器、嵌入式設(shè)備等領(lǐng)域的操作系統(tǒng)，它擁有一個穩(wěn)定高效的內(nèi)核。在linux內(nèi)核中，中斷是一個非常重要的機制，它能夠提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度、降低系統(tǒng)負荷，而中斷架構(gòu)則是實現(xiàn)這個機制的基礎(chǔ)。本文將從什么是中斷、中斷的分類、中斷的處理流程以及中斷架構(gòu)等方面，。
1. 什么是中斷？
計算機運行時，CPU需要不停地執(zhí)行指令，執(zhí)行指令的過程被稱為“執(zhí)行流程”。在這個過程中，如果遇到了一些重要的事件，比如I/O設(shè)備完成了讀寫等，系統(tǒng)就需要通過中斷方式通知CPU，暫停當前的執(zhí)行流程，去處理這個事件。這個通知的過程，就叫做“中斷”。
一般來說，中斷分為外部中斷和軟中斷兩種。外部中斷是指由硬件（如I/O設(shè)備）發(fā)起的中斷請求，通常被稱為“IRQ”。軟中斷則是由操作系統(tǒng)內(nèi)部程序（如定時器、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等）發(fā)起的中斷請求，通常被稱為“軟中斷”。
2. 中斷的分類
中斷可以按照不同的標準進行分類。下面就介紹幾種分類方式。
2.1 按照中斷源的類型分類
中斷源可以分為兩類：外部中斷源和內(nèi)部中斷源。其中，外部中斷源主要是指I/O設(shè)備的中斷請求，內(nèi)部中斷源則是指操作系統(tǒng)內(nèi)部的中斷請求。
2.2 按照中斷源的處理方式分類
中斷源處理方式有兩種，分別是搶占(preemptive)和非搶占(non-preemptive)。搶占方式是指中斷可以打斷一個正在執(zhí)行的進程，優(yōu)先處理中斷請求。非搶占方式則是指中斷只在進程空閑時發(fā)生，并不能打斷正在執(zhí)行的進程。大多數(shù)情況下，Linux內(nèi)核采用的是搶占方式。
2.3 按照中斷的優(yōu)先級分類
中斷的優(yōu)先級是指在同一時間發(fā)生多個中斷請求時，由于處理資源有限，系統(tǒng)需要分配優(yōu)先級來決定中斷請求的處理順序。一般來說，中斷的優(yōu)先級是根據(jù)I/O設(shè)備重要性、性能要求等因素來決定的。
3. 中斷的處理流程
中斷的處理流程一般可以分為以下幾個步驟。
3.1 中斷請求
當硬件設(shè)備需要CPU的處理，會像CPU發(fā)出中斷請求。中斷請求可以被硬件產(chǎn)生，也可以是內(nèi)核程序產(chǎn)生的軟中斷請求。
3.2 中斷響應(yīng)
CPU接收中斷請求后，會檢查中斷是否被屏蔽。如果中斷被屏蔽，CPU不會處理該中斷請求；如果中斷沒有被屏蔽，CPU會暫停當前指令的執(zhí)行，轉(zhuǎn)向中斷處理程序。
3.3 中斷處理程序
中斷處理程序是由內(nèi)核編寫的一段代碼，用于處理中斷請求。中斷處理程序一般執(zhí)行如下的任務(wù)：
（1）備份CPU現(xiàn)場
（2）禁止新的中斷請求
（3）處理中斷請求
（4）恢復(fù)CPU現(xiàn)場
（5）開啟新的中斷請求
3.4 中斷返回
中斷處理程序執(zhí)行完畢后，CPU會恢復(fù)中斷請求的處理過程，即恢復(fù)之前被打斷的程序的執(zhí)行。此時CPU會從之前的中斷請求處繼續(xù)執(zhí)行程序，并返回到之前的執(zhí)行位置。
4. 中斷架構(gòu)
中斷架構(gòu)是指Linux內(nèi)核中實現(xiàn)中斷處理的機制。Linux的中斷架構(gòu)是非常復(fù)雜的，涉及到多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和流程控制。下面主要介紹中斷架構(gòu)的五個方面。
4.1 中斷控制器(IRQ)
中斷控制器是硬件設(shè)備的重要組成部分，負責管理系統(tǒng)的中斷請求。Linux內(nèi)核中支持多種類型的中斷控制器，包括PCI、ISA等。當硬件設(shè)備發(fā)出中斷請求時，中斷控制器會將中斷請求發(fā)送給CPU，再由CPU進行中斷處理。中斷控制器還可以實現(xiàn)中斷共享，提高設(shè)備效率。
4.2 中斷向量表(IVT)
中斷向量表是Linux內(nèi)核中的一張表，記錄了所有中斷的處理程序地址。當硬件設(shè)備發(fā)出中斷請求后，操作系統(tǒng)會根據(jù)請求在中斷向量表中查找對應(yīng)的處理程序地址，并跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)的地址運行。
4.3 中斷處理程序(ISR)
中斷處理程序是針對每種硬件設(shè)備而編寫的一段中斷處理程序。它負責對相應(yīng)的中斷請求進行處理，包括獲取硬件設(shè)備的狀態(tài)、存儲處理結(jié)果等。
4.4 中斷處理線程
中斷處理線程是Linux內(nèi)核中的一種特殊的線程，它負責執(zhí)行ISR請求。中斷處理線程是Linux內(nèi)核中更高優(yōu)先級的線程，當中斷發(fā)生時，中斷處理線程會立即執(zhí)行ISR請求。
4.5 中斷上下文
中斷上下文是Linux內(nèi)核中的一種特殊的執(zhí)行環(huán)境，用于保存中斷前的現(xiàn)場和中斷處理程序執(zhí)行中的所有變量及寄存器值。中斷上下文有硬件中斷上下文和軟件中斷上下文兩種，每種中斷上下文都是用于保存不同類型的信息。
綜上所述，中斷是Linux內(nèi)核中非常重要的機制，它可提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度、降低系統(tǒng)負荷。 Linux內(nèi)核的中斷架構(gòu)實現(xiàn)了對不同類型的中斷請求的管理和處理，在系統(tǒng)的運行過程中起著舉足輕重的作用。對于Linux內(nèi)核的開發(fā)者和運維人員來說，深入理解中斷架構(gòu)的原理和實現(xiàn)是非常必要的。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- linux內(nèi)核：異步中斷，搶占及P都是什么意思？
- 關(guān)于LINUX內(nèi)核中斷的幾個小問題。。
linux內(nèi)核：異步中斷，搶占及P都是什么意思？
看看羅伯特。愛的內(nèi)核開發(fā)設(shè)計把。很不錯的。
異笑脊步中斷就是中斷的中斷源不是當前進程，其實硬件中斷都是異步的。
搶占是指高優(yōu)先級的進程可以強占低優(yōu)先級的進程的運行資源。
P，是對稱多處理或升世的意思，就是幾個CPU核心對于內(nèi)存來衫肢講是地位相同的，沒有主次之分
關(guān)于LINUX內(nèi)核中斷的幾個小問題。。
獲取時間放到timeval結(jié)構(gòu)中，秒和微秒形式
關(guān)于細說linux內(nèi)核中斷架構(gòu)的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
創(chuàng)新互聯(lián)服務(wù)器托管擁有成都T3+級標準機房資源，具備完善的安防設(shè)施、三線及BGP網(wǎng)絡(luò)接入帶寬達10T，機柜接入千兆交換機，能夠有效保證服務(wù)器托管業(yè)務(wù)安全、可靠、穩(wěn)定、高效運行；創(chuàng)新互聯(lián)專注于成都服務(wù)器托管租用十余年，得到成都等地區(qū)行業(yè)客戶的一致認可。
新聞名稱：探究linux內(nèi)核的中斷架構(gòu)原理(細說linux內(nèi)核中斷架構(gòu))
網(wǎng)頁鏈接：http://m.5511xx.com/article/dhjecoj.html
