硬中断、软中断和信号
硬中斷:
1. 硬中斷是由硬件產(chǎn)生的,比如,像磁盤,網(wǎng)卡,鍵盤,時鐘等。每個設(shè)備或設(shè)備集都有它自己的IRQ(中斷請求)。基于IRQ,CPU可以將相應(yīng)的請求分發(fā)到對應(yīng)的硬件驅(qū)動上(注:硬件驅(qū)動通常是內(nèi)核中的一個子程序,而不是一個獨立的進(jìn)程)。
2. 處理中斷的驅(qū)動是需要運(yùn)行在CPU上的,因此,當(dāng)中斷產(chǎn)生的時候,CPU會中斷當(dāng)前正在運(yùn)行的任務(wù),來處理中斷。在有多核心的系統(tǒng)上,一個中斷通常只能中斷一顆CPU(也有一種特殊的情況,就是在大型主機(jī)上是有硬件通道的,它可以在沒有主CPU的支持下,可以同時處理多個中斷。)。
3. 硬中斷可以直接中斷CPU。它會引起內(nèi)核中相關(guān)的代碼被觸發(fā)。對于那些需要花費(fèi)一些時間去處理的進(jìn)程,中斷代碼本身也可以被其他的硬中斷中斷。
4. 對于時鐘中斷,內(nèi)核調(diào)度代碼會將當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程掛起,從而讓其他的進(jìn)程來運(yùn)行。它的存在是為了讓調(diào)度代碼(或稱為調(diào)度器)可以調(diào)度多任務(wù)。
軟中斷:
1. 軟中斷的處理非常像硬中斷。然而,它們僅僅是由當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程所產(chǎn)生的。
2. 通常,軟中斷是一些對I/O的請求。這些請求會調(diào)用內(nèi)核中可以調(diào)度I/O發(fā)生的程序。對于某些設(shè)備,I/O請求需要被立即處理,而磁盤I/O請求通常可以排隊并且可以稍后處理。根據(jù)I/O模型的不同,進(jìn)程或許會被掛起直到I/O完成,此時內(nèi)核調(diào)度器就會選擇另一個進(jìn)程去運(yùn)行。I/O可以在進(jìn)程之間產(chǎn)生并且調(diào)度過程通常和磁盤I/O的方式是相同。
3. 軟中斷僅與內(nèi)核相聯(lián)系。而內(nèi)核主要負(fù)責(zé)對需要運(yùn)行的任何其他的進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度。一些內(nèi)核允許設(shè)備驅(qū)動的一些部分存在于用戶空間,并且當(dāng)需要的時候內(nèi)核也會調(diào)度這個進(jìn)程去運(yùn)行。
4. 軟中斷并不會直接中斷CPU。也只有當(dāng)前正在運(yùn)行的代碼(或進(jìn)程)才會產(chǎn)生軟中斷。這種中斷是一種需要內(nèi)核為正在運(yùn)行的進(jìn)程去做一些事情(通常為I/O)的請求。有一個特殊的軟中斷是Yield調(diào)用,它的作用是請求內(nèi)核調(diào)度器去查看是否有一些其他的進(jìn)程可以運(yùn)行。
問題解答:
1. 問:對于軟中斷,I/O操作是否是由內(nèi)核中的I/O設(shè)備驅(qū)動程序完成?
答:對于I/O請求,內(nèi)核會將這項工作分派給合適的內(nèi)核驅(qū)動程序,這個程序會對I/O進(jìn)行隊列化,以可以稍后處理(通常是磁盤I/O),或如果可能可以立即執(zhí)行它。通常,當(dāng)對硬中斷進(jìn)行回應(yīng)的時候,這個隊列會被驅(qū)動所處理。當(dāng)一個I/O請求完成的時候,下一個在隊列中的I/O請求就會發(fā)送到這個設(shè)備上。
2. 問:軟中斷所經(jīng)過的操作流程是比硬中斷的少嗎?換句話說,對于軟中斷就是:進(jìn)程 ->內(nèi)核中的設(shè)備驅(qū)動程序;對于硬中斷:硬件->CPU->內(nèi)核中的設(shè)備驅(qū)動程序?
答:是的,軟中斷比硬中斷少了一個硬件發(fā)送信號的步驟。產(chǎn)生軟中斷的進(jìn)程一定是當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程,因此它們不會中斷CPU。但是它們會中斷調(diào)用代碼的流程。
如果硬件需要CPU去做一些事情,那么這個硬件會使CPU中斷當(dāng)前正在運(yùn)行的代碼。而后CPU會將當(dāng)前正在運(yùn)行進(jìn)程的當(dāng)前狀態(tài)放到堆棧(stack)中,以至于之后可以返回繼續(xù)運(yùn)行。這種中斷可以停止一個正在運(yùn)行的進(jìn)程;可以停止正處理另一個中斷的內(nèi)核代碼;或者可以停止空閑進(jìn)程。
轉(zhuǎn)自:?http://www.linuxidc.com/Linux/2014-03/98013.htm
硬中斷是外部設(shè)備對CPU的中斷,軟中斷是中斷底半部的一種處理機(jī)制,信號則是由內(nèi)核(或其他進(jìn)程)對某個進(jìn)程的中斷。
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①硬中斷是由外部事件引起的因此具有隨機(jī)性和突發(fā)性; ?? 軟中斷是執(zhí)行中斷指令產(chǎn)生的,無面外部施加中斷請求信號,因此中斷的發(fā)生不是隨機(jī)的而是由程序安排好的。②硬中斷的中斷響應(yīng)周期,CPU需要發(fā)中斷回合信號(NMI不需要); ?? 軟中斷的中斷響應(yīng)周期,CPU不需發(fā)中斷回合信號。
③硬中斷的中斷號是由中斷控制器提供的(NMI硬中斷中斷號系統(tǒng)指定為02H); ?? 軟中斷的中斷號由指令直接給出,無需使用中斷控制器。
④硬中斷是可屏蔽的(NMI硬中斷不可屏蔽); ?? 軟中斷不可屏蔽。
?????? 軟中斷是一種推后執(zhí)行的機(jī)制。定時器、網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)的處理是很典型的軟中斷,這個和中斷向 量表里的中斷是完全不一樣的。以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的處理為例,當(dāng)網(wǎng)卡接到一個數(shù)據(jù)包后,其中斷處理程序只是把數(shù)據(jù)復(fù)制到緩沖區(qū),然后就告訴網(wǎng)卡,你可以再傳數(shù)據(jù)給 我了,也就是中斷返回。但在此之前,網(wǎng)卡的中斷處理程序要置一個標(biāo)志位,告訴操作系統(tǒng)有事要做,這個事就是軟中斷。但軟中斷只是很多中斷返回時要做的事情 之一,操作系統(tǒng)每次中斷返回時會檢查著個標(biāo)志位,看是否有事要做,如果有,就會去處理,象前面提到的網(wǎng)卡,這時候操作系統(tǒng)就回調(diào)用軟中斷的處理函數(shù)。網(wǎng)卡 的軟中斷程序就是做分析數(shù)據(jù)包啊,這個數(shù)據(jù)應(yīng)該傳給誰啊等這些工作,沒有,就返回了,除了必須的部分。
編寫兩個中斷服務(wù)函數(shù)的區(qū)別
1.軟中斷發(fā)生的時間是由程序控制的,而硬中斷發(fā)生的時間是隨機(jī)的?
2.軟中斷是由程序調(diào)用發(fā)生的,而硬中斷是由外設(shè)引發(fā)的?
3.硬件中斷處理程序要確保它能快速地完成它的任務(wù),這樣程序執(zhí)行時才不會等侍較長時間?
編寫這兩類的中斷處理程序我感覺區(qū)別不太大
轉(zhuǎn)自:?http://blog.csdn.net/u010820757/article/details/48930303
本文主要內(nèi)容:硬中斷 / 軟中斷的原理和實現(xiàn)
內(nèi)核版本:2.6.37
Author:zhangskd @ csdn blog
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概述
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從本質(zhì)上來講,中斷是一種電信號,當(dāng)設(shè)備有某種事件發(fā)生時,它就會產(chǎn)生中斷,通過總線把電信號發(fā)送給中斷控制器。
如果中斷的線是激活的,中斷控制器就把電信號發(fā)送給處理器的某個特定引腳。處理器于是立即停止自己正在做的事,
跳到中斷處理程序的入口點,進(jìn)行中斷處理。
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(1) 硬中斷
由與系統(tǒng)相連的外設(shè)(比如網(wǎng)卡、硬盤)自動產(chǎn)生的。主要是用來通知操作系統(tǒng)系統(tǒng)外設(shè)狀態(tài)的變化。比如當(dāng)網(wǎng)卡收到數(shù)據(jù)包
的時候,就會發(fā)出一個中斷。我們通常所說的中斷指的是硬中斷(hardirq)。
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(2) 軟中斷
為了滿足實時系統(tǒng)的要求,中斷處理應(yīng)該是越快越好。linux為了實現(xiàn)這個特點,當(dāng)中斷發(fā)生的時候,硬中斷處理那些短時間
就可以完成的工作,而將那些處理事件比較長的工作,放到中斷之后來完成,也就是軟中斷(softirq)來完成。
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(3) 中斷嵌套
Linux下硬中斷是可以嵌套的,但是沒有優(yōu)先級的概念,也就是說任何一個新的中斷都可以打斷正在執(zhí)行的中斷,但同種中斷
除外。軟中斷不能嵌套,但相同類型的軟中斷可以在不同CPU上并行執(zhí)行。
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(4) 軟中斷指令
int是軟中斷指令。
中斷向量表是中斷號和中斷處理函數(shù)地址的對應(yīng)表。
int n - 觸發(fā)軟中斷n。相應(yīng)的中斷處理函數(shù)的地址為:中斷向量表地址 + 4 * n。
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(5)硬中斷和軟中斷的區(qū)別
軟中斷是執(zhí)行中斷指令產(chǎn)生的,而硬中斷是由外設(shè)引發(fā)的。
硬中斷的中斷號是由中斷控制器提供的,軟中斷的中斷號由指令直接指出,無需使用中斷控制器。
硬中斷是可屏蔽的,軟中斷不可屏蔽。
硬中斷處理程序要確保它能快速地完成任務(wù),這樣程序執(zhí)行時才不會等待較長時間,稱為上半部。
軟中斷處理硬中斷未完成的工作,是一種推后執(zhí)行的機(jī)制,屬于下半部。?
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開關(guān)
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(1) 硬中斷的開關(guān)
簡單禁止和激活當(dāng)前處理器上的本地中斷:
local_irq_disable();
local_irq_enable();
保存本地中斷系統(tǒng)狀態(tài)下的禁止和激活:
unsigned long flags;
local_irq_save(flags);
local_irq_restore(flags);
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(2) 軟中斷的開關(guān)
禁止下半部,如softirq、tasklet和workqueue等:
local_bh_disable();
local_bh_enable();
需要注意的是,禁止下半部時仍然可以被硬中斷搶占。
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(3) 判斷中斷狀態(tài)
#define in_interrupt() (irq_count())?// 是否處于中斷狀態(tài)(硬中斷或軟中斷)
#define in_irq()?(hardirq_count()) // 是否處于硬中斷
#define in_softirq() (softirq_count()) // 是否處于軟中斷
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硬中斷
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(1) 注冊中斷處理函數(shù)
注冊中斷處理函數(shù):
[java]?view plain?copy ??
中斷處理函數(shù)本身:
[java]?view plain?copy ??
(2) 注銷中斷處理函數(shù)
[java]?view plain?copy ??
軟中斷
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(1) 定義
軟中斷是一組靜態(tài)定義的下半部接口,可以在所有處理器上同時執(zhí)行,即使兩個類型相同也可以。
但一個軟中斷不會搶占另一個軟中斷,唯一可以搶占軟中斷的是硬中斷。
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軟中斷由softirq_action結(jié)構(gòu)體表示:
[java]?view plain?copy ??
目前已注冊的軟中斷有10種,定義為一個全局?jǐn)?shù)組:
[java]?view plain?copy ??
(2) 注冊軟中斷處理函數(shù)
[java]?view plain?copy ?例如:
open_softirq(NET_TX_SOFTIRQ, net_tx_action);
open_softirq(NET_RX_SOFTIRQ, net_rx_action);
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(3) 觸發(fā)軟中斷?
調(diào)用raise_softirq()來觸發(fā)軟中斷。
[java]?view plain?copy ?
Percpu變量irq_cpustat_t中的__softirq_pending是等待處理的軟中斷的位圖,通過設(shè)置此變量
即可告訴內(nèi)核該執(zhí)行哪些軟中斷。
[java]?view plain?copy ??
喚醒ksoftirqd內(nèi)核線程處理軟中斷。
[java]?view plain?copy ??
在下列地方,待處理的軟中斷會被檢查和執(zhí)行:
1. 從一個硬件中斷代碼處返回時
2. 在ksoftirqd內(nèi)核線程中
3. 在那些顯示檢查和執(zhí)行待處理的軟中斷的代碼中,如網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)中
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而不管是用什么方法喚起,軟中斷都要在do_softirq()中執(zhí)行。如果有待處理的軟中斷,
do_softirq()會循環(huán)遍歷每一個,調(diào)用它們的相應(yīng)的處理程序。
在中斷處理程序中觸發(fā)軟中斷是最常見的形式。中斷處理程序執(zhí)行硬件設(shè)備的相關(guān)操作,
然后觸發(fā)相應(yīng)的軟中斷,最后退出。內(nèi)核在執(zhí)行完中斷處理程序以后,馬上就會調(diào)用
do_softirq(),于是軟中斷開始執(zhí)行中斷處理程序完成剩余的任務(wù)。
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下面來看下do_softirq()的具體實現(xiàn)。
[java]?view plain?copy ??
(4) ksoftirqd內(nèi)核線程
內(nèi)核不會立即處理重新觸發(fā)的軟中斷。
當(dāng)大量軟中斷出現(xiàn)的時候,內(nèi)核會喚醒一組內(nèi)核線程來處理。
這些線程的優(yōu)先級最低(nice值為19),這能避免它們跟其它重要的任務(wù)搶奪資源。
但它們最終肯定會被執(zhí)行,所以這個折中的方案能夠保證在軟中斷很多時用戶程序不會
因為得不到處理時間而處于饑餓狀態(tài),同時也保證過量的軟中斷最終會得到處理。
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每個處理器都有一個這樣的線程,名字為ksoftirqd/n,n為處理器的編號。
[java]?view plain?copy ?轉(zhuǎn)自:?http://blog.csdn.net/zhangskd/article/details/21992933
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的硬中断、软中断和信号的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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