Linux设备驱动程序 之 中断

中断

中断使得硬件可以发出通知给处理器，本质上是一种特殊的电信号，由硬件设备发向处理器，处理器接收到中断后，会马上向操作系统反应此信号的到来，然后就由操作系统负责处理这些新来的数据；硬件设备生成中断并不考虑与处理器的始终同步，中断可能随时产生，内核随时都有可能被中断打断；

不同设备的中断不同，而每个中断都对应一个唯一的中断值，这些中断值通常称为中断请求IRQ线；中断号并不一定是严格定义的，也可能是动态分配的，如PCI设备；

异常

异常与中断不同，它的产生必须考虑与处理器时钟同步；实际上，异常也常常被称为同步中断；在处理器执行到又编程失误而导致的错误指令的时候，就会产生一个异常；许多处理器体系结构处理异常与中断的方式类型；因此，内核对它们的处理也很类似；

中断处理程序

在响应一个特定中断的时候，内核会执行一个函数，这个函数叫中断处理程序或者中断服务例程；产生中断的每个设备都有一个相应的中断处理程序；中断处理器程序与其他内核函数的区别在于，中断处理程序是被内核调用来响应中断的，它们要运行于中断上下文中，通常，中断上下文也成为原子上下文，该上下文执行的代码不可阻塞；

中断可能随时发生，因此中断处理程序也就随时可能执行；所以必须保证中断处理程序能够快速执行，这样才能保证尽可能快的恢复中断代码执行，对于硬件和操作系统来讲，缩短响应和处理时间都极为重要；

上半部和下半部

中断处理被分为两个部分，中断处理程序是上半部–接收到一个中断，就立即开始执行，但只做严格时限的工作，例如对接收的中断进行应答或者复位硬件，这些工作都是所有中断被禁止的情况下完成的；能够允许被稍后完成的工作会退出到下半部；此后合适的时机，下半部会被开中断执行；

以网卡为例，当网卡接收来自网络的数据包时，需要通知内核数据包到了；因此，网卡立即发出中断，内核通过执行我那个口已注册的中断处理程序来做出应答；中断开始执行，通知硬件，拷贝最新的网络数据包到内存，然后读取网卡更多的数据包，这些都是重要，紧迫而又与硬件相关的工作，如果这些工作执行时间过长，就会导致网卡缓存溢出，从而产生丢包；当网络数据包被拷贝到系统内存后，中断任务执行完成，这时将控制权交给原本运行的程序；处理数据包的其他工作在随后的下半部中进行；

中断上下文

当执行一个中断处理程序时，内核处于中断上下文；

在进程上下文中，可以通过current宏关联当前进程；此外，因为进程是以进程上下文的形式连接到内核的，因此，进程上下文中可以睡眠，也可以调度程序；

中断上下文与进程并没有什么关系，与current宏也是不相干的；因为没有后备进程，所以中断上下文不可以睡眠，一些睡眠函数都不能在中断上下文中使用；

中断上下文具有严格的时间显示，因为它打断了代码；正因为这种异步的恩正，所以所有的中断处理程序必须尽可能快速、简洁；尽量把工作从中断处理程序中分离出来，放在下半部执行，因为下半部可以再更合适的时间运行；