中断处理工作流程

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参考资料：ulk3,http://blog.chinaunix.net/u1/51562/index.html

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本文目标：介绍软中断处理的工作流程。

中断整体流程：

1。中断硬件处理流程。
2。软件处理流程。包括三种情况，IRQ中断，异常，系统调用。
3。从中断返回的硬件流程。（iret）

下面分别描述：

中断处理硬件流程：

1。 cpu执行完一条指令后检查intr线查看是否发生了中断。如果发生的话跳转到第2步。
2。 从总线获取中断向量。
3。 到idt中找到对应的中断描述符。检查该中断是否合法。首先中断描述符中的段选择符的dpl优先级必须高于等于当前cpu特权级。其次中断描述符中的dpl优先级必须低于等于当前cpu特权级。（限制用户态程序只能经过特定的门）
4。 比较中断描述符中的段选择符的dpl和当前的cpu特权级，判断是否从用户台进入了内核态。如果发生了跳转到第5步，否则第6步。
5。 从tss段获取内核态的ss，esp装载当前的ss，esp寄存器。然后保存旧的ss，esp到新栈中。（这一步实际上就是用户台到内核态的切换）
6。 在栈中保存eflags,cs,eip内容。
7。 如果异常产生了一个硬件出错码，将它保存在栈中。
8。 装载新的cs，eip寄存器（就是中断处理程序的入口，从中断描述符里可以找到）

软件处理流程：

异常中断软件处理流程：

1。 SAVE_ALL保存寄存器到栈中。
2。 压入硬件出错码。
3。 调用do_xx_handler，一般是发送一个信号给当前进程。
4。 jmp ret_from_exception 从异常返回

系统调用中断软件处理流程：

1。 pushl %eax # save orig_eax(系统调用号).在发生系统调用的时候,系统调用号都是存放在EAX中的
2。 SAVE_ALL
3。 检查系统调用合法性。
4。 call *sys_call_table(,%eax,4) #call相应的处理函数
5。 jmp ret_from_exception 从异常返回

IRQ中断中断软件处理流程:

1。 push $n-256 压中断号减256。内核用负数表示中断，正数表示系统调用。
2。 jmp common_interrupt


2.1 SAVE_ALL

2.2 call do_IRQ

2.2.1 irq_enter() 增加preempt_count中断嵌套计数器。

2.2.2 call __do_IRQ

2.2.2.1 spin_lock当前irq的自旋锁

2.2.2.2 给8259 回一个ack.回ack之后,通常中断控制会屏蔽掉此条IRQ线

2.2.2.3 清除IRQ_REPLAY IRQ_WAITING标志

2.2.2.4 设置IRQ_PENDING:表示中断被应答,但没有真正被处理

2.2.2.5 查看状态IRQ_DIASBLED，IRQ_INPROGRESS决定是否进行处理。通过这样可以是中断处理程序不需要可重入，串行执行。如果不满足条件直接跳到2.2.2.8

2.2.2.6 设置状态为IRQ_INPROGRESS

2.2.2.7 call handle_IRQ_event

2.2.2.7.1 if (!(action->flags & SA_INTERRUPT))local_irq_enable();如果没有设置SA_INTERRUPT.将CPU 中断打开应该尽量的避免CPU关中断的情况,因为CPU屏弊本地中断,会使中断丢失

2.2.2.7.2 遍历运行中断处理程序。（自己写的中断处理函数都在这立面）

2.2.2.7.3 关中断local_irq_disable();

2.2.2.8 处理完中断，调用中断控制器的end.通常此函数会使中断控制器恢复IRQ线中断

2.2.2.9 spin_unlock当前irq的自旋锁

2.2.3 irq_exit() 减少preemp_count中断嵌套计数器。 并且检查是否可以执行可延迟函数。

2.3jmp ret_from_intr 从中断返回（见下面分析）

注意：从上面的流程来看，从通过中断门自动关闭中断以来，中断基本上都是一直关闭的。除了在中断处理函数里面有可能打开了中断。以及可延迟函数也是开中断的。

ret_from_intr分析，根据栈中保存的寄存器得出上次的cpu状态。

1。如果返回到内核态。

发生的典型情况：a，系统调用过程中，产生了中断。b,中断嵌套。执行中断处理函数或者可延迟函数时（开忠断的情况下），产生了中断。
1。检查preempt_count的值，发现系统调用的情况下可能是可以抢占的，中断处理函数或者可延迟函数是不可以抢占的（当然中断上下文本身是不可以调度的）。决定是否进行进程调度。
2。RESTORE_ALL 恢复寄存器
3。iret 控制单元硬件恢复过程
注意：这里返回到内核态的情况下，有可能发生抢占调度。这是抢占式内核通非抢占式内核的根本区别。非抢占内核这种情况下是不可能发生抢占和进程调度的。

2。如果返回到用户态。

发生的典型情况：用户程序执行中，产生了中断。
检查need_resched标记决定是否进行调度。
执行work_notifysig，进行信号处理等一些工作。（具体过程其他文章分析）
RESTORE_ALL 恢复寄存器
iret 控制单元硬件恢复过程
注意：这里的调度应该属于正常调度，不能叫做内核抢占。（个人见解）