linux中断的响应执行流程？中断的申请及何时执行(何时执行中断处理函数)？

八股文_Linux驱动 0 6

参考回答

Linux 中断的响应执行流程大致如下：

中断发生：外设产生中断信号，CPU 通过中断控制器接收中断请求。
中断屏蔽与禁止：在处理高优先级的中断之前，当前处理中断的 CPU 会屏蔽低优先级中断，保证当前中断能够尽快处理。
中断分发：CPU 判断中断来源，并通过中断向量表找到相应的中断处理函数。
中断处理函数执行：在中断上下文中执行中断处理函数，处理简单的硬件状态改变，如数据读取、状态更新等。
下半部处理：复杂的处理任务（如数据解析、设备状态更新等）会被推迟到下半部（如软中断、任务队列或工作队列）中执行。

中断处理函数会在硬件发出中断信号时被触发，内核通过中断向量表调用相应的中断服务例程。中断处理函数执行时通常不会进行耗时的操作，以保证系统的实时响应。下半部处理则在稍后通过内核调度机制执行，处理更复杂的任务。

详细讲解与拓展

中断的申请与配置

中断的申请一般由设备驱动来完成。设备驱动会向内核申请为特定设备注册一个中断处理函数。这个过程中，设备驱动会调用内核提供的 API 注册中断源与对应的处理函数。常用的 API 包括 request_irq()，它会为某个硬件设备指定一个中断号和中断处理函数。

int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long irqflags,
                const char *devname, void *dev_id);

irq：中断号，表示设备的中断源；
handler：中断处理函数，当中断发生时会被执行；
irqflags：一些标志参数，指定中断的行为（例如是否共享中断线）；
devname：设备名称；
dev_id：设备特定的数据，常用于多设备共享中断时区分不同设备。

设备驱动通过这个 API 向内核注册了一个中断处理函数，这样当对应的硬件设备产生中断时，中断控制器就能把中断信号传递给 CPU，CPU 便可以找到对应的中断处理函数并执行。

中断的响应流程

中断请求的触发：当外设（如网络卡、硬盘控制器等）产生中断信号时，外设通过中断控制器向 CPU 发送中断请求。CPU 通过中断控制器接收该信号。
CPU 中断响应：当 CPU 收到中断信号时，它会根据当前的中断优先级，判断是否需要处理该中断。中断信号的优先级由硬件和内核的配置决定，低优先级的中断可能会被屏蔽，直到高优先级的中断处理完成。
中断向量表查找：CPU 通过中断号查找中断向量表，找到对应的中断处理函数。中断向量表是内核维护的一张表，记录了不同中断号对应的中断服务例程。
执行中断处理函数（上半部）：中断处理函数通常会在中断上下文中执行。这个过程一般比较简短，主要完成以下操作：
- 清除中断标志；
- 读取或更新硬件状态；
- 将相关数据传递到下半部处理中。
中断处理函数应该尽量避免耗时的操作，因为中断处理过程中，系统会被阻塞，不能处理其他中断。
下半部处理：对于需要进一步处理的任务（如数据解析、设备状态更新等），会推迟到下半部执行。下半部可以通过软中断、任务队列或工作队列来执行。具体的下半部机制会在合适的时机由内核调度器调用。

中断的执行时机

同步中断：当中断发生时，CPU 会暂停当前任务，进入中断处理模式。这时，当前任务会被中断，立即去处理新的中断。
异步中断：通常情况下，异步中断是由硬件设备触发的，CPU 会根据系统当前的调度状态来决定是否立即处理中断，或者延迟处理。

中断屏蔽与优先级

在多中断系统中，处理一个中断时，低优先级的中断可能会被屏蔽，直到当前中断处理完成。内核会管理这些优先级，确保高优先级的中断得到优先处理。

例子

假设有一个定时器设备，它会定期产生中断。设备驱动会使用 request_irq() 注册中断处理函数。当定时器中断发生时，CPU 会立即响应并执行中断处理函数。处理函数的主要任务是清除中断标志，并更新定时器的状态。若定时器数据需要进一步处理，内核会将任务推送到下半部，使用工作队列或软中断来处理数据。

总结

中断响应执行流程包括中断的发生、分发、处理和下半部的任务调度。中断的申请是由设备驱动通过 request_irq() 来完成，注册相应的中断号和处理函数。中断处理函数会在硬件中断触发时被调用，执行后续的处理任务，并将较为复杂的操作推迟到下半部。