Linux中断研究

研究linux系统，不管是做驱动、协议栈还是进程调度等等，都离不开中断。这说明，要想编写正确的linux代码，不了解中断是不行的。

话说曾几何时，在大学的课堂里，老师滔滔不绝的讲解中断，说中断可以嵌套，说中断有优先级，那么linux操作系统是不是中断嵌套？是不是按优先级嵌套？

其实大家应该可以猜到了，并不完全是的。因为老师讲的是理论，linux是现实，这两者是很难相同的。就像小时候要当科学家，结果长大了发现自己天天在搬砖。

现在回到正轨上来，通过下面几个问题的讲解，大家就可以对linux的中断有个整体上的了解。

硬件平台：x86

操作系统版本：linux-2.6.24

1.什么时硬中断，什么是软中断？

硬中断：是由与系统相连的外设（比如:网卡、硬盘）自动产生的。主要是用来通知操作系统外设状态的变化。比如当网卡收到数据包的时候，就会发出一个中断。

软中断：我们知道，为了满足实时系统的要求，中断处理应该是越快越好。linux为了实现这个特点，当中断发生的时候，硬中断处理那些短时间就可以完成的工作，而将那些处理时间比较长的工作，放到中断之后来完成，也就是软中断中来完成。

2.不同的硬中断是否可以嵌套？相同的硬中断是否可以嵌套，以及是否按优先级嵌套？硬中断最多可能嵌套几级？

Linux下硬中断是可以嵌套的，但是没有优先级的概念，也就是说任何一个新的中断都可以打断正在执行的中断，但是同种中断不会打断同种中断的执行。

但是并不是所有的中断都是可以被打断的，这需要看注册的中断函数是否设置了IRQF_DISABLED，如果设置了IRQF_DISABLED，那么硬中断处理的时候是不允许被打断的，否则是允许被打断的。Peter Zijlstra在2009.3的一个讨论中关于IRQF_DISABLED的使用问题（详见）。

从代码的角度上来说中断嵌套发生的位置：

硬件中断-->do_IRQ-->handle_IRQ_event-->handler。 在硬件中断到handle_event_irq之间，由于发生中断的时候CPU会自动屏蔽中断，所以在这中间是不会发生中断嵌套的，但是在handle_event_irq中，可能会重新开启中断，也就是说在handler中是可以发生中断嵌套的。

同种中断不会嵌套的实现：

linux通过一个标志位IRQ_INPROGRESS来实现。当中断类型A的一个中断A1处理的时候，linux会在do_IRQ中，handle_IRQ_event之前，置位A类型中断的IRQ_INPROGRESS位。当A1中断在handle_IRQ_event中被同种类型的中断A2到达，会调用do_IRQ，然后发现A类型中断的IRQ_INPROGRESS,就会置位IRQ_PENDING后返回，不会嵌套执行。

由于同种类型的中断不会嵌套，所以最多可能的嵌套级数，就是未设置IRQF_DISABLED中断类型的个数。（是否还有其他的限制，没有详细的研究）

3.不同的软中断是否可以嵌套？相同的软中断是否可以嵌套？

软中断的调用是通过do_softirq()来激活的。

同种类型的软中断，不可以嵌套执行。但是不同的CPU上，可以同时运行相同类型的软中断。

4.软中断在什么时间点被调度？

（1）内核显示的允许软中断的时候 local_bh_enable

（2）irq_exit()的时候

（3）ksoftirqd进程被唤醒的时候

（4）其他可能的地方（这里没有详细的追究）