linux中斷機制

『壹』 linux幾種中斷信號的區別：HUP，INT，KILL，TERM，TSTP

Linux的HUP，INT，KILL，TERM，TSTP中斷信號區別為：鍵入不同、對應操作不同、啟用不同。

一、鍵入不同

1、HUP中斷信號：HUP中斷信號是當用戶鍵入<Ctrl+X>時由終端驅動程序發送的信號。

2、INT中斷信號：INT中斷信號是當用戶鍵入<Ctrl+I>時由終端驅動程序發送的信號。

3、KILL中斷信號：KILL中斷信號是當用戶鍵入<Ctrl+Z>時由終端驅動程序發送的信號。

4、TERM中斷信號：TERM中斷信號是當用戶鍵入<Ctrl+>時由終端驅動程序發送的信號。

5、TSTP中斷信號：TSTP中斷信號是當用戶鍵入<Ctrl+T>時由終端驅動程序發送的信號。二、對應操作不同

1、HUP中斷信號：HUP中斷信號的對應操作為讓進程掛起，睡眠。

2、INT中斷信號：INT中斷信號的對應操作為正常關閉所有進程。

3、KILL中斷信號：KILL中斷信號的對應操作為強制關閉所有進程。

4、TERM中斷信號：TERM中斷信號的對應操作為正常的退出進程。

5、TSTP中斷信號：TSTP中斷信號的對應操作為暫時停用進程。

三、啟用不同

1、HUP中斷信號：HUP中斷信號發送後，可以重新被用戶再次輸入恢復啟用進程。

2、INT中斷信號：INT中斷信號發送後，不可以重新被用戶再次輸入恢復啟用進程。

3、KILL中斷信號：KILL中斷信號發送後，不可以重新被用戶再次輸入恢復啟用進程。

4、TERM中斷信號：TERM中斷信號發送後，可以重新被用戶再次輸入啟用進程。

5、TSTP中斷信號：TSTP中斷信號發送後，可以重新被用戶再次輸入繼續使用進程。

『貳』 Linux 系統中的中斷是不是沒有中斷優先順序

關於中斷嵌套：在linux內核里，如果驅動在申請注冊中斷的時候沒有特別的指定，do_irq在做中斷響應的時候，是開啟中斷的，如果在驅動的中斷處理函數正在執行的過程中，出現同一設備的中斷或者不同設備的中斷，這時候新的中斷會被立即處理，還是被pending，等當前中斷處理完成後，再做處理。在2.4和2.6內核里，關於這一塊是否有什麼不同。 一般申請中斷的時候都允許開中斷，即不使用SA_INTERRUPT標志。如果允許共享則加上 SA_SHIRQ，如果可以為內核熵池提供熵值（譬如你寫的驅動是ide之類的驅動），則再加上 SA_SAMPLE_RANDOM標志。這是普通的中斷請求過程。對於這種一般情況，只要發生中斷，就可以搶占內核，即使內核正在執行其他中斷函數。這里有兩點說明：一是因為linux不支持 中斷優先順序，因此任何中斷都可以搶占其他中斷，但是同種類型的中斷（即定義使用同一個 中斷線的中斷）不會發生搶占，他們會在執行本類型中斷的時候依次被調用執行。二是所謂 只要發生中斷，就可以搶占內核這句是有一定限制的，因為當中斷發生的時候系統由中斷門 進入時自動關中斷（對於x86平台就是將eflags寄存器的if位置為0），只有當中斷函數被執行 （handle_IRQ_event）的過程中開中斷之後才能有搶占。 對於同種類型的中斷，由於其使用同樣的idt表項，通過其狀態標志（IRQ_PENDING和 IRQ_INPROGRESS）可以防止同種類型的中斷函數執行（注意：是防止handle_IRQ_event被重入， 而不是防止do_IRQ函數被重入），對於不同的中斷，則可以自由的嵌套。因此，所謂中斷嵌套， 對於不同的中斷是可以自由嵌套的，而對於同種類型的中斷，是不可以嵌套執行的。以下簡單解釋一下如何利用狀態標志來防止同種類型中斷的重入：當某種類型的中斷第一次發生時，首先其idt表項的狀態位上被賦予IRQ_PENDING標志，表示有待處理。 然後將中斷處理函數action置為null，然後由於其狀態沒有IRQ_INPROGRESS標志（第一次），故將其狀態置上IRQ_INPROGRESS並去處IRQ_PENDING標志，同時將action賦予相應的中斷處理函數指針（這里是一個重點，linux很巧妙的用法，隨後說明）。這樣，後面就可以順利執行handle_IRQ_event進行中斷處理，當在handle_IRQ_event中開中斷後，如果有同種類型的中斷發生，則再次進入do_IRQ函數，然後其狀態位上加上IRQ_PENDING標志，但是由於前一次中斷處理中加上的IRQ_INPROGRESS沒有被清除，因此這里無法清除IRQ_PENDING標志，因此action還是為null，這樣就無法再次執行handle_IRQ_event函數。從而退出本次中斷處理，返回上一次的中斷處理函數中，即繼續執行handle_IRQ_event函數。當handle_IRQ_event返回時檢查IRQ_PENDING標志，發現存在這個標志，說明handle_IRQ_event執行過程中被中斷過，存在未處理的同類中斷，因此再次循環執行handle_IRQ_event函數。直到不存在IRQ_PENDING標志為止。2.4和2.6的差別，就我來看，主要是在2.6中一進入do_IRQ，多了一個關閉內核搶占的動作，同時在處理中多了一種對IRQ_PER_CPU類型的中斷的處理，其他沒有什麼太大的改變。這類IRQ_PER_CPU的中斷主要用在smp環境下將中斷綁定在某一個指定的cpu上。例如arch/ppc/syslib/open_pic.c中的openpic_init中初始化ipi中斷的時候。 其實簡單的說，中斷可以嵌套，但是同種類型的中斷是不可以嵌套的，因為在IRQ上發生中斷，在中斷響應的過程中，這個IRQ是屏蔽的，也就是這個IRQ的中斷是不能被發現的。 同時在內核的臨界區內，中斷是被禁止的 關於do_IRQ可能會丟失中斷請求：do_IRQ函數是通過在執行完handle_IRQ_event函數之後判斷status是否被設置了IRQ_PENDING標志來判斷是否還有沒有被處理的同一通道的中斷請求。 但是這種方法只能判斷是否有，而不能知道有多少個未處理的統一通道中斷請求。也就是說，假如在第一個中斷請求執行handle_IRQ_event函數的過程中來了同一通道的兩個或更多中斷請求，而這些中斷不會再來，那麼僅僅通過判斷status是否設置了IRQ_PENDING標志不知道到底有多少個未處理的中斷，handle_IRQ_event只會被再執行一次。這算不算是個bug呢？ 不算，只要知道有中斷沒有處理就OK了，知道1個和知道N個，本質上都是一樣的。作為外設，應當能夠處理自己中斷未被處理的情況。不可能丟失的，在每一個中斷描述符的結構體內，都有一個鏈表，鏈表中存放著服務常式序關於中斷中使用的幾個重要概念和關系： 一、基本概念 1. 產生的位置 發生的時刻 時序 中斷 CPU外部 隨機 非同步 異常 CPU正在執行的程序 一條指令終止執行後 同步 2.由中斷或異常執行的代碼不是一個進程，而是一個內核控制路徑，代表中斷發生時正在運行的進程的執行 中斷處理程序與正在運行的程序無關 引起異常處理程序的進程正是異常處理程序運行時的當前進程 二、特點 （2）能以嵌套的方式執行，但是同種類型的中斷不可以嵌套 （3）盡可能地限制臨界區，因為在臨界區中，中斷被禁止 2.大部分異常發生在用戶態，缺頁異常是唯一發生於內核態能觸發的異常 缺頁異常意味著進程切換，因此中斷處理程序從不執行可以導致缺頁的操作 3.中斷處理程序運行於內核態 中斷發生於用戶態時，要把進程的用戶空間堆棧切換到進程的系統空間堆棧，剛切換時，內核堆棧是空的 中斷發生於內核態時， 不需要堆棧空間的切換 三、分類 1.中斷的分類：可屏蔽中斷、不可屏蔽中斷 2.異常的分類： 分類 解決異常的方法 舉例 故障 那條指令會被重新執行 缺頁異常處理程序 陷阱 會從下一條指令開始執行 調試程序

『叄』 linux系統中的中斷指令是什麼

什麼是中斷
Linux 內核需要對連接到計算機上的所有硬體設備進行管理，毫無疑問這是它的份內事。如果要管理這些設備，首先得和它們互相通信才行，一般有兩種方案可實現這種功能：
輪詢（polling） 讓內核定期對設備的狀態進行查詢，然後做出相應的處理；中斷（interrupt） 讓硬體在需要的時候向內核發出信號（變內核主動為硬體主動）。
第一種方案會讓內核做不少的無用功，因為輪詢總會周期性的重復執行，大量地耗用 CPU 時間，因此效率及其低下，所以一般都是採用第二種方案 。
對於中斷的理解我們先看一個生活中常見的例子:QQ。第一種情況:你正在工作,然後你的好友突然給你發送了一個窗口抖動,打斷你正在進行的工作。第
二種情況:當然你有時候也會每隔 5 分鍾就去檢查一下 QQ
看有沒有好友找你,雖然這很浪費你的時間。在這里,一次窗口抖動就可以被相當於硬體的中斷,而你就相當於 CPU,你的工作就是 CPU
這在執行的進程。而定時查詢就被相當於 CPU 的輪詢。在這里可以看到:同樣作為 CPU 和硬體溝通的方式,中斷是硬體主動的方式,較輪詢(CPU
主動)更有效些,因為我們都不可能一直無聊到每隔幾分鍾就去查一遍好友列表。
CPU
有大量的工作需要處理,更不會做這些大量無用功。當然這只是一般情況下。好了,這里又有了一個問題,每個硬體設備都中斷,那麼如何區分不同硬體呢?不同設
備同時中斷如何知道哪個中斷是來自硬碟、哪個來自網卡呢?這個很容易,不是每個 QQ 號碼都不相同嗎?同樣的,系統上的每個硬體設備都會被分配一個
IRQ 號,通過這個唯一的 IRQ 號就能區別張三和李四了。
從物理學的角度看，中斷是一種電信號，由硬體設備產生，並直接送入中斷控制器（如
8259A）的輸入引腳上，然後再由中斷控制器向處理器發送相應的信號。處理器一經檢測到該信號，便中斷自己當前正在處理的工作，轉而去處理中斷。此後，
處理器會通知 OS 已經產生中斷。這樣，OS
就可以對這個中斷進行適當的處理。不同的設備對應的中斷不同，而每個中斷都通過一個唯一的數字標識，這些值通常被稱為中斷請求線。

『肆』 《Linux設備驅動程序》（十六）-中斷處理

設備與處理器之間的工作通常來說是非同步，設備數據要傳遞給處理器通常來說有以下幾種方法：輪詢、等待和中斷。

讓CPU進行輪詢等待總是不能讓人滿意，所以通常都採用中斷的形式，讓設備來通知CPU讀取數據。

2.6內核的函數參數與現在的參數有所區別，這里都主要介紹概念，具體實現方法需要結合具體的內核版本。

request_irq函數申請中斷，返回0表示申請成功，其他返回值表示申請失敗，其具體參數解釋如下：

flags 掩碼可以使用以下幾個：

快速和慢速處理常式 ：現代內核中基本沒有這兩個概念了，使用SA_INTERRUPT位後，當中斷被執行時，當前處理器的其他中斷都將被禁止。通常不要使用SA_INTERRUPT標志位，除非自己明確知道會發生什麼。

共享中斷 ：使用共享中斷時，一方面要使用SA_SHIRQ位，另一個是request_irq中的dev_id必須是唯一的，不能為NULL。這個限制的原因是：內核為每個中斷維護了一個共享處理常式的列表，常式中的dev_id各不相同，就像設備簽名。如果dev_id相同，在卸載的時候引起混淆（卸載了另一個中斷），當中斷到達時會產生內核OOP消息。

共享中斷需要滿足以下一個條件才能申請成功：

當不需要使用該中斷時，需要使用free_irq釋放中斷。

通常我們會在模塊載入的時候申請安裝中斷處理常式，但書中建議：在設備第一次打開的時候安裝，在設備最後一次關閉的時候卸載。

如果要查看中斷觸發的次數，可以查看 /proc/interrupts 和 /proc/stat。

書中講述了如何自動檢測中斷號，在嵌入式開發中通常都是查看原理圖和datasheet來直接確定。

自動檢測的原理如下：驅動程序通知設備產生中斷，然後查看哪些中斷信號線被觸發了。Linux提供了以下方法來進行探測：

探測工作耗時較長，建議在模塊載入的時候做。

中斷處理函數和普通函數其實差不多，唯一的區別是其運行的中斷上下文中，在這個上下文中有以下注意事項：

中斷處理函數典型用法如下：

中斷處理函數的參數和返回值含義如下：

返回值主要有兩個：IRQ_NONE和IRQ_HANDLED。

對於中斷我們是可以進行開啟和關閉的，Linux中提供了以下函數操作單個中斷的開關：

該方法可以在所有處理器上禁止或啟用中斷。

需要注意的是：

如果要關閉當前處理器上所有的中斷，則可以調用以下方法：

local_irq_save 會將中斷狀態保持到flags中，然後禁用處理器上的中斷；如果明確知道中斷沒有在其他地方被禁用，則可以使用local_irq_disable，否則請使用local_irq_save。

locat_irq_restore 會根據上面獲取到flags來恢復中斷；local_irq_enable 會無條件打開所有中斷。

在中斷中需要做一些工作，如果工作內容太多，必然導致中斷處理所需的時間過長；而中斷處理又要求能夠盡快完成，這樣才不會影響正常的系統調度，這兩個之間就產生了矛盾。

現在很多操作系統將中斷分為兩個部分來處理上面的矛盾：頂半部和底半部。

頂半部就是我們用request_irq來注冊的中斷處理函數，這個函數要求能夠盡快結束，同時在其中調度底半部，讓底半部在之後來進行後續的耗時工作。

頂半部就不再說明了，就是上面的中斷處理函數，只是要求能夠盡快處理完成並返回，不要處理耗時工作。

底半部通常使用tasklet或者工作隊列來實現。

tasklet的特點和注意事項：

工作隊列的特點和注意事項：

『伍』 Linux下如何強制中斷一個程序的執行（利用按鍵，而不是kill命令）

Linux下強制中斷一個程序的執行使用鍵盤按鍵可以有多種方法。

1、CTRL+C鍵，這相當於發送Terminal信息到當前的程序。比如下圖，在通過find命令查找名稱帶3b76的文件，可以直接按ctrl+c鍵結束掉循環。

『陸』 Linux內核中斷之中斷調用流程

本文基於 RockPI 4A 單板Linux4.4內核介紹中斷調用流程。

ARMv8包括兩種運行狀態：AArch64和AArch32。

AArch64中不再使用AArch32中的7種特權模式，而是提出了Exception Levels的概念，包括：

1）EL0：用於用戶態程序，許可權最低

2）EL1：給內核使用，許可權稍高

3）EL2：虛擬化相關，許可權更高

4）EL3：安全相關，許可權最高

Linux內核中一般只使用EL0和EL1。

AArch64異常向量表中的異常包括：

1）Synchronous exception（同步異常）

2）SError

3）IRQ

4）FIQ

註：SError、IRQ和FIQ屬於非同步異常。

在Linux內核中，在 arch/arm64/kernel/entry.S 文件中定義了異常向量表，內容如下：

選取 el1_irq() 函數介紹Linux內核中斷的調用流程。

文件： arch/arm64/kernel/entry.S ，調用流程如下：

1、handle_irq()初始化

在 DTS 解析階段完成 handle_irq() 函數的初始化，流程如下：

gic_irq_domain_map() 函數中完成了 handle_irq() 函數的賦值，具體執行如下：

2、handle_irq()實現

以共享外設中斷 SPI 的中斷處理函數 handle_fasteoi_irq() 為例，繼續跟蹤中斷的執行過程。

handle_irq_event_percpu() 函數會調用已經注冊的中斷處理函數，同時喚醒 irq_thread 線程。

3、中斷處理線程

在使用 request_threaded_irq() 函數申請中斷時，會創建一個 irq_thread 線程，調用流程如下：

irq_thread 線程平時在睡眠狀態，等待 handle_irq_event_percpu() 函數喚醒，進一步執行已注冊的中斷處理線程函數。

使用 DRM 框架中 HDMI 中斷驗證中斷調用流程。

文件： driversgpudrmridgesynopsysdw-hdmi.c

在中斷處理函數 dw_hdmi_hardirq() 和中斷處理線程函數 dw_hdmi_irq 中增加 mp_stack() 調用（ 註：僅限於調試驗證 ）。

插入 HDMI 線，系統啟動後，顯示中斷調用流程的日誌如下：

和