Linux系统 2023-03-27

Linux 运行时中断：概念与实现（linux中断是什么）

Linux 操作系统中的运行时中断是一种异步的执行状态，它用于处理系统中的异步事件，如时钟中断和 I/O中断等。CPU 会立即停止当前的处理，并将控制权转移到内核或硬件，以便处理来自设备的中断。本文将讨论Linux下运行时中断的概念，原理及其实现方式。

由于 Linux 操作系统是面向用户的多任务操作系统，因此它必须能够同时处理来自硬件设备和用户程序的中断。每个中断都有一个中断号，内核搜索中断处理程序来处理它。中断处理程序只有一个少量的代码，它以中断号来驱动的。

Linux 运行时中断和其他硬件中断最大的不同之处在于，它们由软件来调用并处理，而不像硬件中断一样由硬件调用处理。因此，内核中的每个运行时中断都有一个具体的中断处理函数（handler routine）。当内核需要调用此类中断时，它会调用其中断处理程序，而不是外部中断程序。

Linux 中断处理程序函数也称为“中断函数”（interrupt service routines，ISRs），它们能够接收特定硬件中断，并且能够接受 CPU 上的非抢占式处理。从 Linux 2.6 内核开始，Linux 系统中的 ISR 函数被称为“tasklets”，是一种新的低开销的运行时中断，可以被添加或移除，它们可以被用于轻量级的中断处理，而不立即调用 ISR，而是在控制流程回到进程上下文时被处理。

使用`tasklet_init()、tasklet_schedule()`等函数即可对特定的运行时中断进行不同程度的初始化、调度、暂停和恢复。`tasklets`是一种内核代码，具体实现如下：

struct tasklet_struct {
  struct tasklet_struct *next; 
  unsigned long state;   
  atomic_t count;              //引用计数 
  void (*func)(unsigned long);  //回调函数 
  unsigned long data;          //参数 
};
static void tasklet_action(struct softirq_action* a)
{
    struct tasklet *list;
    unsigned long flags;
    local_irq_save(flags);
    list = __get_cpu_var(tasklet_vec).head;
    __get_cpu_var(tasklet_vec).head = NULL;
    __get_cpu_var(tasklet_vec).tail = &__get_cpu_var(tasklet_vec).head;
    local_irq_restore(flags);

    while (list) {
        struct tasklet *t = list;
        list = list->next;
        if (tasklet_trylock(t)) {
            if (!atomic_read(&t->count)) {
                if (!test_and_clear_bit(TASKLET_STATE_SCHED, &t->state))
                    BUG();
                t->func(t->data);
                tasklet_unlock(t);
                continue;
            }
            tasklet_unlock(t);
        }

        local_irq_save(flags);
        t->next = NULL;
        *__get_cpu_var(tasklet_vec).tail = t;
        __get_cpu_var(tasklet_vec).tail = &(t->next);
        __raise_softirq_irqoff(TASKLET_SOFTIRQ);
        local_irq_restore(flags);
    }
}