深入剖析Linux中断机制

【摘要】本文详解了 Linux 内核的中断实现机制。首先介绍了中断的一些基本概念，然后分 析了面向对象的 Linux 中断的组织形式、三种主要数据结构及其之间的关系。随后介绍了 Linux 处理异常和中断的基本流程， 在此基础上分析了中断处理的详细流程， 包括保存现场、 中断处理、中断退出时的软中断执行及中断返回时的进程切换等问题。最后介绍了中断相关 的 API，包括中断注册和释放、中断关闭和使能、如何编写中断 ISR、共享中断、中断上下 文中断状态等。 【关键字】中断，异常，hw_interrupt_type，irq_desc_t，irqaction，asm_do_IRQ，软中断， 进程切换，中断注册释放 request_irq，free_irq，共享中断，可重入，中断上下文 1 中断概述 1.1 为什么需要中断？ 处理器的速度跟外围硬件设备的速度往往不在一个数量级上，因此，如果内核采取让处理器 向硬件发出一个请求，然后专门等待回应的办法，显然差强人意。既然硬件的响应这么慢， 那么内核就应该在此期间处理其他事务，等到硬件真正完成了请求的操作之后，再回过头来 对它进行处理。想要实现这种功能，轮询(polling)可能会是一种解决办法。可以让内核定期 对设备的状态进行查询， 然后做出相应的处理。 不过这种方法很可能会让内核做不少无用功， 因为无论硬件设备是正在忙碌着完成任务还是已经大功告成，轮询总会周期性地重复执行。 更好的办法是由我们来提供一种机制，让硬件在需要的时候再向内核发出信号(变内核主动 为硬件主动)。这就是中断机制。