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1、中断引发的面试教训
2、什么是中断？
中断： （英语：Interrupt）指当出现需要时，CPU暂时停止当前程序的执行转而执行处理新情况的程序和执行过程。
即在程序运行过程中，系统出现了一个必须由CPU立即处理的情况，此时，CPU暂时中止程序的执行转而处理这个新的情况的过程就叫做中断。中断 在嵌入式软件中几乎不能离开它，你看到的几乎所有的芯片都有中断功能，不管是裸机程序STC89C51还是嵌入式Linux系统，还是其他的RTOS系统都有中断。每个外接设备申请一个唯一的中断号，让外设发生中断时，向CPU报告自己的中断号，CPU知道是哪个设备发生中断，然后执行相对应的操作。3、为什么要用中断？
4、Linux中断子系统
4.1、中断系统相关硬件描述
4.1.1、多个Interrupt controller和多个cpu之间的拓扑结构
第一种，就是有一个Root GIC(Generic Interrupt Controller)连接多个CPU，然后second GIC 接在 Root GIC上，Sencond GIC只负责上报中断信息给Root GIC，Root GIC负责接收Second GIC中断信息然后给CPU汇报中断信息。
第二种就是Root GIC 负责给cpu0-cpu4汇报工作，Second GIC负责给cpu3-cpu7汇报工作。这样设计的弊端就是Second GIC上的中断信号不能传给Cpu0-Cpu3，这样的设计理论上不是很完美。
4.1.2、Interrupt controller把中断事件送给哪个CPU？
举个栗子
我们以网卡（eth1，中断号 44 ）为例，在具有 8 个 CPU 的服务器上来设置网卡中断的亲和力（以下数据出自内核源码 Documentation\IRQ-affinity.txt）：[root@moon 44]# cat smp_affinity ffffffff [root@moon 44]# echo 0f > smp_affinity [root@moon 44]# cat smp_affinity 0000000f [root@moon 44]# ping -f h PING hell (195.4.7.3): 56 data bytes ... --- hell ping statistics --- 6029 packets transmitted, 6027 packets received, 0% packet loss round-trip min/avg/max = 0.1/0.1/0.4 ms [root@moon 44]# cat /proc/interrupts | grep 44: 44: 0 1785 1785 1783 1783 1 1 0 IO-APIC-level eth1 [root@moon 44]# echo f0 > smp_affinity [root@moon 44]# ping -f h PING hell (195.4.7.3): 56 data bytes .. --- hell ping statistics --- 2779 packets transmitted, 2777 packets received, 0% packet loss round-trip min/avg/max = 0.1/0.5/585.4 ms [root@moon 44]# cat /proc/interrupts | grep 44: 44: 1068 1785 1785 1784 1784 1069 1070 1069 IO-APIC-level eth1 [root@moon 44]#
在上例中，我们首先只允许在 CPU0-3 上处理网卡中断，接着运行 ping 程序，不难发现在 CPU4-7 上并没有对网卡中断进行处理。然后只在 CPU4-7 上对网卡中断进行处理， CPU0-3 不对网卡中断进行任何处理，运行 ping 程序之后，再次查看 /proc/interrupts 文件时，不难发现 CPU4~7 上的中断次数明显增加，而 CPU0~3 上的中断次数没有太大的变化。
4.2、中断子系统相关的软件框架
4.2.1、中断上半部分和下半部分
中断处理程序的这两个目标相互冲突：
快点执行
执行大量工作
由于这些竞争目标，中断的处理分为两部分或一半：
上半部分。中断处理程序是上半部分。上半部分在收到中断后立即运行，仅执行对时间要求严格的工作，例如确认收到中断或重置硬件。
下半部分。可以在以后执行的工作推迟到下半部分。下半部分将在更方便的时间运行，并启用所有中断。
4.2.2、中断分类
中断如果分为两大类，那就是同步中断和异步中断，如果根据中断原因来分，可以分为四种。具体如下图
4.2.3、中断上下文
执行中断处理程序时，内核处于中断上下文中。
与进程上下文的区别：进程上下文是内核在代表进程执行时所处的操作模式，例如执行系统调用或运行内核线程。在进程上下文中，current宏（在内核中，可以通过current宏来获得当前执行进程的task_struct指针）指向关联的任务。由于进程在进程上下文中耦合到内核，因此进程上下文可以休眠或以其他方式调用调度程序。current宏在发生中断的时候，它指向中断的进程。
没有后备进程，中断上下文无法休眠，无法重新安排。因此，您无法从中断上下文中调用某些函数。如果函数休眠，则不能从中断处理程序中使用它：这限制了可以从中断处理程序调用的函数。中断上下文是时间关键的，因为中断处理程序会中断其他代码。应该记住，中断处理程序已经中断了其他代码（可能甚至是另一行上的另一个中断处理程序）。由于异步性质，所有中断处理程序必须尽可能快速和简单。应尽可能地将工作从中断处理程序中推出，并在下半部分执行，后者在更方便的时间运行。4.2.4、linux kernel的中断子系统
架构图如下所示：
硬件无关的代码，我们称之Linux kernel通用中断处理模块。无论是哪种CPU，哪种controller，其中断处理的过程都有一些相同的内容，这些相同的内容被抽象出来，和HW无关。此外，各个外设的驱动代码中，也希望能用一个统一的接口实现irq相关的管理（不和具体的中断硬件系统以及CPU体系结构相关）这些“通用”的代码组成了linux kernel interrupt subsystem的核心部分。
CPU architecture相关的中断处理。 和系统使用的具体的CPU architecture相关。
Interrupt controller驱动代码 。和系统使用的Interrupt controller相关。
普通外设的驱动。这些驱动将使用Linux kernel通用中断处理模块的API来实现自己的驱动逻辑。
4.2.5、中断调试
用示波器查看硬件是否真实产生了中断
cat /proc/interrupts 里面列举了系统申请的所有中断，查看自己注册的中断是否在里面
cat cat /proc/irq/[num]/ 里面很多可以查看和调试的参数
4.2.6、Linux中断是否可以嵌套吗？
5、参考
http://www.wowotech.net/irq_subsystem/interrupt_subsystem_architecture.html/comment-page-2https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-linuxkernelint/index.htmlhttps://notes.shichao.io/lkd/ch7/#interrupt-control
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