Linux中断简介

和单片机中断类似，Linux中断是指CPU在运行程序过程中，由于内部或者外部的事件引起的使得CPU暂停正在运行的程序，去执行该内部事件或外部事件的引起的服务中去，服务执行完毕后再返回断点处继续执行的情形。

硬件中断和软件中断

Linux操作系统中对于中断的应用十分频繁。Linux将的中断可以分为硬件中断和软件中断。比如按键中断、网卡中断这些由硬件产生的中断称之为硬件中断（hard irq）。相对应地，这些硬件中断都有属于自己的中断处理函数。

void irq_function_key();

如上代码所示，当产生了按键中断时，对应的按键中断处理函数被调用。这是硬件中断的实现，相对的，我们还可以人为地实现软件中断。软件中断中，每个中断函数对应有一个flag位，如果我们通过代码将对应的flag位置1，则说明发生了该中断。我们可以通过进入include/linux/interrupt.h 来查看内核关于软件中断的源码
上面说到了软件中断的触发，我们刚才说了是设置对应的标志位，那么如何去设置标志位呢？最核心的函数是raise_softirq，目的就是去设置softirq_veq[nr]的标志位

extern void raise_softirq（unsigned nr）;

触发了中断，自然需要有一个对应的中断处理函数。怎样设置中断处理函数呢，同样给出一个函数

extern void open_softirq（int nr, void( *action)(struct softirg_action *)）;

关于软件中断，在文章后续会继续介绍

Linux中断原则：不能嵌套

中断嵌套是指一个中断在执行的过程中，跳出当前中断，去执行下一个中断。Linux的中断是不能实现嵌套的，这是它和单片机的相异之处。原因如下：根据上文的描述，在触发中断时，系统就会执行相应的中断处理函数，系统会为其分配相应的栈内存，此时如果执行嵌套中断，那么系统会保存当前的状态（中断的保存机制），并进入新的中断处理函数，重新为其分配栈内存。如此往复，栈空间就会耗尽。所以为了避免此类情况的发生，Linux禁止中断嵌套的发生，即使在执行中断的A程序遇到了比他优先级更高的B程序的中断请求。

Linux中断的拆分

假设遇到以下一个场景：在执行A中断时，其他中断无法执行（系统处于关中断），B也发出中断请求。而当A中断执行时间过长时，该怎么办？
答：我们可以将其拆分成两类，重要的、不重要的。这个时候，我们引入一些新概念：上半部、下半部、tasklet、工作队列。具体请看后面的描述。
tasklet代码如下：

代码流程图如下：

假设硬件中断A的上半部函数为irq_top_half_A，下半部为irq_bottom_half_A。此时使用情景化的分析，方便去理解整段代码。
a. 硬件中断A处理过程中，没有其他中断发生：
一开始，preempt_count = 0；
上述流程图①～⑨依次执行，上半部、下半部的代码各执行一次。
b. 硬件中断A处理过程中，又再次发生了中断A：
一开始，preempt_count = 0；
执行到第⑥时，一开中断后，中断A又再次使得CPU跳到中断向量表。
注意：
这时preempt_count等于1，并且中断下半部的代码并未执行。
CPU又从①开始再次执行中断A的上半部代码：
在第①步preempt_count等于2；
在第③步preempt_count等于1；
在第④步发现preempt_count等于1，所以直接结束当前第2次中断的处理；
注意：
重点来了，第2次中断发生后，打断了第一次中断的第⑦步处理。当第2次中断处理完毕，CPU会继续去执行第⑦步。
可以看到，发生2次硬件中断A时，它的上半部代码执行了2次，但是下半部代码只执行了一次。
所以，同一个中断的上半部、下半部，在执行时是多对一的关系。
c. 硬件中断A处理过程中，又再次发生了中断B：
一开始，preempt_count = 0；
执行到第⑥时，一开中断后，中断B又再次使得CPU跳到中断向量表。
注意：
这时preempt_count等于1，并且中断A下半部的代码并未执行。
CPU又从①开始再次执行中断B的上半部代码：
在第①步preempt_count等于2；
在第③步preempt_count等于1；
在第④步发现preempt_count等于1，所以直接结束当前第2次中断的处理；
注意：
重点来了，第2次中断发生后，打断了第一次中断A的第⑦步处理。当第2次中断B处理完毕，CPU会继续去执行第⑦步。
在第⑦步里，它会去执行中断A的下半部，也会去执行中断B的下半部。
所以，多个中断的下半部，是汇集在一起处理的。
总结：
a. 中断的处理可以分为上半部，下半部
b. 中断上半部，用来处理紧急的事，它是在关中断的状态下执行的
c. 中断下半部，用来处理耗时的、不那么紧急的事，它是在开中断的状态下执行的
d. 中断下半部执行时，有可能会被多次打断，有可能会再次发生同一个中断
e. 中断上半部执行完后，触发中断下半部的处理
f. 中断上半部、下半部的执行过程中，不能休眠。假如中断休眠的话，就无法继续调度进程了