中断分类

Linux系统中，中断分为：

• 硬中断：由外部设备或者执行异常产生的需要快速处理的中断。如缺页中断、定时器硬件中断。

  根据内部产生还是外部产生，分为：

  1. 异常：异常是内部产生的中断，不可屏蔽。
  2. 外部中断：外部中断是由外部设备产生的，可以屏蔽。

• 软中断：

  ​ 软中断是Linux系统中断处理的底半处理部分，是Linux模拟的中断。为了加快硬件中断的处理，防止数据的丢失，Linux对中断处理分为顶半处理和底半处理两部分，顶半处理程序快速处理硬件事件，把不是那么紧急的逻辑放到底半处理程序中，可以简单的认为硬终端处理程序为顶半处理程序，软中断处理程序为底半处理程序。软中断一般在硬中断处理程序执行后才会执行。但是当硬中断嵌套的时候，软中断会在所有的硬中断处理完毕后才会处理，当软中断太多，会放到ksoftirqd线程中处理。

内核初始化-中断

intel处理器有256个硬中断号。其中前32个中断号为异常使用，在内核初始化的时候进行初始化。内核初始化的代码流程如下：
可以看到首先初始化异常处理，再初始化部分外部中断，再初始化一部分软中断处理。

asmlinkage void __init start_kernel(void)
{lock_kernel();...//初始化调度模块sched_init();...sort_main_extable();// 初始化异常处理。trap_init();...// 初始化外部中断init_IRQ();...// 初始化定时器模块，同时，会注册定时器的软中断处理函数。init_timers();// 初始化软中断）softirq_init();time_init();...// 初始化acpi_early_init();
}

异常中断初始化

异常中断在内核中称为trap，异常中断初始化代码为

//门初始化。初始化中断向量表。系统有固定的256个硬件中断向量。
void __init trap_init(void)
{set_intr_gate(0,&divide_error);set_intr_gate_ist(1,&debug,DEBUG_STACK);set_intr_gate_ist(2,&nmi,NMI_STACK);set_intr_gate(3,&int3);set_system_gate(4,&overflow);   /* int4-5 can be called from all */set_system_gate(5,&bounds);set_intr_gate(6,&invalid_op);set_intr_gate(7,&device_not_available);set_intr_gate_ist(8,&double_fault, DOUBLEFAULT_STACK);set_intr_gate(9,&coprocessor_segment_overrun);set_intr_gate(10,&invalid_TSS);set_intr_gate(11,&segment_not_present);set_intr_gate_ist(12,&stack_segment,STACKFAULT_STACK);set_intr_gate(13,&general_protection);set_intr_gate(14,&page_fault);set_intr_gate(15,&spurious_interrupt_bug);set_intr_gate(16,&coprocessor_error);set_intr_gate(17,&alignment_check);
#ifdef CONFIG_X86_MCEset_intr_gate_ist(18,&machine_check, MCE_STACK);
#endifset_intr_gate(19,&simd_coprocessor_error);#ifdef CONFIG_IA32_EMULATIONset_system_gate(IA32_SYSCALL_VECTOR, ia32_syscall);
#endifset_intr_gate(KDB_VECTOR, call_debug);/** Should be a barrier for any external CPU state.*/cpu_init();
}

总结如下：

上述中断处理函数都是汇编语言编写。一部分汇编直接处理完毕，一部分通过调用C函数帮助处理。
汇编代码在linux/arch/x86_64/entry.S中，大部分都是调用C函数do_中断处理函数名处理。
整理如下：

外部中断初始化

中断控制器硬件APIC分为两种：本地APIC和全局APIC。本地APIC集成在CPU内部，每个CPU都有一个，用于处理本地中断请求，CPU可以通过APIC向其他CPU发送中断，现在主要用于CPU之间的通信（IPI）。全局APIC主要是连接外部设备，用于外部设备的中断。在内核中断初始化的时候，会初始化三个与IPI相关中断。

void __init init_IRQ(void)
{int i;/*** 该函数主要是初始化硬件* 1. 初始化本地APIC控制芯片* 2. 初始化8259A芯片/init_ISA_irqs();/** 清空32以后的中断向量表。（除了系统调用和内核调试用的中断号）*/for (i = 0; i < (NR_VECTORS - FIRST_EXTERNAL_VECTOR); i++) {int vector = FIRST_EXTERNAL_VECTOR + i;if (i >= NR_IRQS)break;if (vector != IA32_SYSCALL_VECTOR && vector != KDB_VECTOR) { set_intr_gate(vector, interrupt[i]);}}
// 多处理器通信中断
#ifdef CONFIG_SMPset_intr_gate(FIRST_DEVICE_VECTOR, interrupt[0]);set_intr_gate(RESCHEDULE_VECTOR, reschedule_interrupt);set_intr_gate(INVALIDATE_TLB_VECTOR, invalidate_interrupt);set_intr_gate(CALL_FUNCTION_VECTOR, call_function_interrupt);
#endif
// 本地APIC中断
#ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC/* self generated IPI for local APIC timer */set_intr_gate(LOCAL_TIMER_VECTOR, apic_timer_interrupt);set_intr_gate(SPURIOUS_APIC_VECTOR, spurious_interrupt);set_intr_gate(ERROR_APIC_VECTOR, error_interrupt);
#endifsetup_timer();if (!acpi_ioapic)setup_irq(2, &irq2);
}

总结如下：

0xfa中断说明：
当cpu需要另一个cpu执行某个函数时，只需要初始化

struct call_data_struct {void (*func) (void *info);void *info;atomic_t started;atomic_t finished;int wait;
};

的结构体，然后发出一个0xfa中断即可。

软中断初始化

软中断初始化分为两部分：

1. 初始化定时器时，会打开TIMER_SOFTIRQ的软中断，并设置中断处理函数为run_timer_softirq。
2. softirq_init函数执行，会打开TASKLET_SOFTIRQ和HI_SOFTIRQ，处理函数分别为 tasklet_action和 tasklet_hi_action。

软中断的线程处理机制就不说了。