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Linux 中断处理浅析

最近在研究异步消息处理, 突然想起linux内核的中断处理, 里面由始至终都贯穿着”重要的事马上做, 不重要的事推后做”的异步处理思想....第三阶段关中断条件下的中断处理进入handle_IRQ_event函数, 调用对应的内核或内核模块通过request_irq函数注册的中断处理函数....中断处理的这几个阶段中不能调用可能导致睡眠的函数(包括分配内存); 对于第一个问题, 较新的linux内核增加了ksoftirqd内核线程, 如果持续处理的softirq超过一定数量, 则结束中断处理过程...据说在montavista(一种嵌入式实时linux)中, 将内核的中断机制做了修改. (某些中断的)中断处理过程被赋予了task结构, 能够被内核调度. 解决了上述两个问题....工作队列 linux基线版本的内核在解决上述问题上, 提供了workqueue机制.

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linux内核缺页中断处理

缺页中断处理一般流程： 1.硬件陷入内核，在堆栈中保存程序计数器，大多数当前指令的各种状态信息保存在特殊的cpu寄存器中。 2.启动一个汇编例程保存通用寄存器和其他易丢失信息，以免被操作系统破坏。...9.调度引发缺页中断的进程，操作系统返回调用他的汇编例程 10.该例程恢复寄存器和其他状态信息，返回到用户空间继续执行，就好像缺页中断没有发生过。...linux内核对缺页异常的处理流程很复杂，但是基本思想和上述流程差不多。...下面看linux的基本处理流程：内核处理缺页异常的主函数就是do_page_fault: /* * 缺页异常处理函数 * pt_regs 各个寄存器的值 * error_code,由硬件产生:...，内核调用copy_from_user时发生缺页异常，内核会将regs->ip也就是中断返回地址设置 //为这个地址，退出中断后不会在执行1: mov"itype" %2,%"rtype"1\n",

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Linux内核笔记之中断映射

硬中断和虚拟中断号在Linux 内核笔记之高层中断处理一文中，介绍了ARM gic中断控制器对于硬中断的处理过程。...gic的中断处理程序是从ack一个硬件中断开始的，在gic的中断处理过程中，会根据中断的映射去寻找对应的虚拟中断号, 再去进行后续的中断处理。...，这时仅仅用硬中断号已经不能唯一标识一个外设中断。...对于软件工程师而言，我们不需要care是中断哪个中断控制器的第几个中断号, 因此linux kernel提供了一个虚拟中断号的概念。...irq_domain 接下来讨论硬件中断号是如何映射到虚拟中断号的linux kernel提供irq_domain的管理框架，将hwirq映射到虚拟中断号上。

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Linux 内核如何处理中断

此外，键盘并不是导致中断的唯一组件。一般来说，有三种类型的事件会导致 CPU 发生中断：硬件中断、软件中断和异常。在具体介绍不同类型的中断前，我需要先定义一些术语。...接下来会调用在内核启动时设备驱动注册的对应的中断服务程序（ISR）。软件中断当你在播放一个视频时，音频和视频是同步播放是相当重要的，这样音乐的速度才不会变化。...当系统需要实时性时（例如在工业应用中），软件中断会变得重要。你可以在 Linux 基金会的文章中找到更多相关信息：面向嵌入式开发者的实时 Linux 介绍。...中断描述表(interrupt descriptor table)（IDT）中记录了中断请求（IRQ）和中断服务程序（ISR）的对应关系。Linux 中定义了从 0 到 256 的 IRQ 向量。...其中一些在 Linux 内核源树中的Linux IRQ 向量布局中指定。如果要实时获取该表，请运行如下命令： watch -n1 "cat /proc/interrupts"

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Linux内核21-Linux内核的中断处理过程

中断向量表在表4-2中，我们列出了IRQ的分配，中断号对应32-238。另外，Linux使用中断号128实现系统调用。...为了统一处理这些硬件，Linux内核使用了面向对象的编程思想，构建了一个PIC对象，包含PIC名称和7个PIC标准方法。...多核系统中的IRQ分配我们知道SMP的全称是对称多处理系统，这意味，Linux内核不应该对一个CPU有任何偏向。于是，内核在CPU之间采用循环法（round-robin）分配IRQ。...但是不幸的是，有时候硬件在分配中断时会发生错误（比如，基于奔腾4的SMP主板就有这样的问题）。因此，Linux2.6内核使用一个特定的内核线程叫kirqd进行纠正IRQ的自动分配（如果有必要的话）。...总结其实内核经过这么多年的发展，在实现方式上已经发生了很大变化。但是其基本思想没变。比如我们以Linux4.4.203内核对于中断的处理为例，与上面的处理过程进行比较，理解其主要变化。

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Linux内核36-内核同步之禁止中断

今天，我们了解一下内核同步的最后一种方法，关闭中断。这是一种简单粗暴的方式，但行之有效。 1 禁止中断作为嵌入式软件开发人员，对于禁止中断肯定不陌生。...如果太长，会影响整个系统任务的调度，也有可能导致中断信号的丢失。同样，Linux也不会放弃禁止中断这么好的同步机制。它保证内核控制路径可以继续执行，其访问的数据结构不会被中断处理程序破坏。...所以，在多核系统中，内核数据结构的保护一般是禁止中断搭配自旋锁一起使用。...当内核代码进入临界代码段时，通过清除eflags寄存器中的IF标志实现禁止中断，从而保护临界代码段。但是，当内核离开临界代码段的时候，内核是否该恢复之前的IF标志呢？还是不做任何处理？...但是，事情不会那么简单，有时候，内核需要只禁止可延时函数，而不禁止中断。那怎么实现呢？

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Linux内核硬中断软中断的原理和实现

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，而将那些处理事件比较长的工作，放到中断之后来完成，也就是软中断(softirq)来完成。...（3）中断嵌套 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，但同种中断除外。软中断不能嵌套，但相同类型的软中断可以在不同CPU上并行执行。...__softirq_pending) 唤醒ksoftirqd内核线程处理软中断。...内核不会立即处理重新触发的软中断。...当大量软中断出现的时候，内核会唤醒一组内核线程来处理。这些线程的优先级最低(nice值为19)，这能避免它们跟其它重要的任务抢夺资源。

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【深入理解Linux内核锁】| 中断屏蔽

【Linux内核锁】二、中断屏蔽 1、中断屏蔽思想中断屏蔽，正如其名，屏蔽掉CPU的中断响应功能，解决并发引起的竞态问题。在进入临界区前屏蔽中断，这么做有什么好处，以及有什么弊端？...弊端在于： Linux内核中，除了系统进程调度依赖中断，还有一些异步I/O等众多操作都依赖中断，因此长时间屏蔽中断是很危险的，会对系统造成严重影响，因此也要求临界区代码要简短。...关闭中断能够解决进程调度、中断引发的竞态，但是这些都是单CPU内部的，对于SMP对称多处理器，仍然不可避免的会收到其他CPU的中断。...因此，并不能解决SMP多CPU引发的竞态因此，单独使用中断屏蔽通常不是一种值得推荐的避免竞态的方法 2、Linux内核中断屏蔽的实现 2.1 Linux内核提供的API接口关于中断屏蔽，Linux内核所提供的接口如下...3、总结该篇文章，主要了解以下几点：中断屏蔽的思想中断屏蔽的好处与不足 Linux内核提供的中断屏蔽接口中断屏蔽的基本汇编实现

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Linux内核22-软中断和tasklet

这对于时间苛刻的应用来说，这是一个很重要的属性，尤其是那些要求中断请求必须在毫秒级别响应的应用。 Linux2.6内核使用两种手段满足这项挑战：软中断和tasklet，还有工作队列。...2 软中断 Linux2.6内核中，软中断的数量比较少。对于多数目的，这些tasklet足够了。因为不需要考虑重入，所以简单易用。...Linux软中断处理程序总是从索引0开始执行。 2.1 软中断使用的数据结构软中断的主要数据结构是softirq_vec数组，包含类型为softirq_action的32个元素。...这在Linux内核中是禁止的，因为其可延时函数的执行都是串行的。所以，在此需要禁止软中断。清除正在执行的软中断对应掩码位。执行local_irq_enable()使能中断。...它们都包含与CPU（NR_CPUS）相同个数的元素，这些元素的类型是tasklet_head，也就是说tasklet描述符的管理还是通过链表的结构进行管理（由此可以看出，链表在Linux内核数据管理中的作用了

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浅析linux内核中的idr机制

大家好，又见面了，我是全栈君 idr在linux内核中指的就是整数ID管理机制，从本质上来说，这就是一种将整数ID号和特定指针关联在一起的机制。...这个机制最早是在2003年2月加入内核的，当时是作为POSIX定时器的一个补丁。现在，在内核的很多地方都可以找到idr的身影。 idr机制适用在那些需要把某个整数和特定指针关联在一起的地方。...(1)获得idr 要在代码中使用idr，首先要包括。...内核在分配ID号时，会从start_id开始。...这些函数都定义在中下面，我们通过分析I2C协议的核心代码，来看一看idr机制的实际应用： <linux-2.6.23/drivers/i2c/

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内核中断体系概括

前言本文对内核中断进行概括以及讲述中断的具体实现方法在内核是怎么做的，会结合内核源码中的一些 .s 文件和 .c 文件来具体分析一下内核在中断中的实现方式。...学习中断的目的： 1、硬件的中断响应 --------> 内核驱动中的中断 2、系统调用的函数响应（sys_call）--------> 系统调用 3、自定义中断--------> 软件的软中断模式...跳转回正常工作的函数地址继续运行 2、Linux 中中断的工作流程 ①....，中断后的回复过程中断的执行过程硬件中断的处理过程 linux/kernel/asm.s traps.c 软件及系统调用的处理过程 linux/kernel/system_call.s fork.c.../asm.s trap.c 具体详细内容参考 Linux内核完全注释:基于0.11内核(修正版V3.0).pdf P55~P62 和 P256~P279 三、内核中断体系结构 1、trap_init

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Linux内核平台总线设备驱动模型浅析

一、Linux系统的驱动框架的基础很大一部分是围绕着总线设备驱动模型展开的。...二、涉及3个重要结构体： struct bus_type：总线 struct device ：设备 struct device_driver：驱动三、结构体核心代码分析(2.6.38内核) structbus_type...该设备挂接在哪条总线上 struct device_driver*driver; //该设备所对应的驱动 void *platform_data; // 平台特定数据，一般我们移植内核时需填充该结构体...)，它们的设备结构体(如platform_device, pci_dev，usb_device，i2c_device, spi_device等)都包含一个struct device结构体，当这些驱动向内核注册各式各样的设备时...klist_drivers链表中去 ret =bus_add_driver(drv); } 无论是调用driver_register()注册驱动, 还是用device_register注册设备, 内核都会调用总线的

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Linux内核中断顶半部和底半部的理解

在大多数真实的系统中，当中断到来时，要完成的工作往往并不会是短小的，它可能要进行较大量的耗时处理。下图描述了Linux内核的中断处理机制。...为了在中断执行时间尽量短和中断处理需完成的工作尽量大之间找到一个平衡点，Linux将中断处理程序分解为两个半部：顶半部和底半部。 ? ...尽管顶半部、底半部的结合能够善系统的响应能力，但是，僵化地认为Linux设备驱动中的中断处理一定要分两个半部则是不对的。如果中断要处理的工作本身很少，则完全可以直接在顶半部全部完成。 ...其他操作系统中对中断的处理也采用了类似于 Linux的方法，真正的硬件中断服务程序都斥尽量短。...在Linux内核中，用 softing_action结构体表征一个软中断，这个结构体包含软中断处理函数指针和传递给该函数的参数。

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Linux内核18-中断和异常的嵌套处理

讲解这部分之前，我们先阐述一个概念-内核控制路径：就是一段在内核态执行的代码，比如说，异常处理程序，中断处理程序，系统调用处理，内核线程等等在内核态执行的代码。...比如，I/O设备引发一个中断，相应的内核态程序，首先，应该是保存内核态堆栈中的CPU寄存器的内容；然后，执行中断处理程序；最后，再恢复这些寄存器的内容。...内核控制路径可以任意嵌套；如下图所示，用户态的程序被中断打断，进入内核态响应中断；而这时候又来了其它中断，就会响应最新的中断，以此类推；但是，执行完一个中断处理程序之后，会回到之前的状态执行。...中断处理程序绝对不能包含页错误的操作，因为这会诱发进程切换。 Linux嵌套执行中断或异常处理程序的两个主要原因是：为了提高可编程中断控制器和设备控制器的吞吐量。...内核正在处理一个中断的时候，能够及时响应另一个中断。实现没有中断优先级的模型。这可以简化内核代码并提高可移植性。在多核系统中，几个中断或异常处理程序可能会并发执行。

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内核中断子系统介绍

中断子系统现在把之前的流程具有的部分对比内核中断子系统，可以发现还多出了一个通用中断处理层。...因为内核需要支持各种不同的架构与外设，需要解耦架构硬件相关部分（cpu 与中断控制器）与非架构相关（外设），使得开发外设驱动并不需要了解架构相关部分。...这里举例部分内核实现： handle_simple_irq：用于简易流控处理。 handle_level_irq：用于电平触发中断的流控处理。...那么要把设备树节点中的中断控制器和中断控制器中断号转换成软件中断号 irq，内核给驱动程序提供了接口： irq_of_parse_and_map：驱动由设备树节点获得 irq。...希望帮助大家得出诸如“arm 内核有中断嵌套吗”“arm cpu eoi 是做什么”这类问题的答案。

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Linux内核17-硬件如何处理中断和异常

Intel期望每次进程切换的时候，操作系统内核修改这个寄存器。如果有多个CPU拥有相同的最低任务优先级，则使用仲裁技术分配中断请求。...然后通过APIC总线发送给目标APIC，该APIC就会给自己的CPU发送一个相应的中断。 CPU间的中断（简称IPI）是多核系统一个重要组成部分。Linux有效地利用它们，在CPU之间传递消息。...那么，剩下的工作就是内核的了，内核使用一个中断描述符表（IDT），记录每个中断或者异常编号以及相应的处理函数。那么，收到中断信号后，将相应的处理函数的地址加载到eip寄存器中执行即可。...其实对于Linux来说，只使用了supervisor和user两种特权等级。所以中断应该都是在supervisor特权等级下运行。...这么做，可以禁止用户态程序使用先前内核态的段寄存器。如果这些寄存器没有被清除，恶意用户态程序就可以利用它们访问内核地址空间。

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【Linux 内核】Linux 内核体系架构 ( 进程调度 | 内存管理 | 中断管理 | 设备管理 | 文件系统 )

包括进程创建 , 销毁 , 线程组管理 , 内核线程管理 , 队列等待 ; 进程调度位于下图 Linux 内核整体架构图中的内核空间 ; 二、内存管理 ---- 内存管理涉及到物理内存管理...和虚拟内存管理 , 是 Linux 内核中最复杂的模块 ; 虚拟内存管理包括 : 反向映射 , KSM , MMAP 映射 , 缺页中断 , 共享内存 , 进程虚拟地址空间管理 , 页面回收 ;...物理内存管理包括 : 页面分配器等 ; 内存管理位于下图 Linux 内核整体架构图中的内核空间 ; 三、中断管理 ---- 中断管理包括 : 处理器异常处理 , 中断处理 ; 异常指的是...处理器执行时 , 检测异常条件 , 处理器需要停止当前执行的栈 , 处理异常 ; 中断管理位于下图 Linux 内核整体架构图中的内核空间 ; 四、设备管理 ---- Linux 内核支持的外设类型...内核可以很方便的集成各种文件系统 ; 文件系统位于下图 Linux 内核整体架构图中的内核空间 ;

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异步编程相关概念浅析

什么是异步：为完成某个任务，不同程序单元之间过程中无需通信协调，也能完成任务的方式。不相关的程序单元之间可以是异步的。例如，爬虫下载网页。...这些异步操作的完成时刻并不确定。简言之，异步意味着无序。什么是并发：并发描述的是程序的组织结构。指程序要被设计成多个可独立执行的子任务。...虽然编程细节不同,在概念上是相同的模型，如图2所示现在我们可以介绍异步模型了，如图3描述的那样： ? 图3异步模型在异步模型中，各个任务是相互交错的，由一个单线程控制。...2 动机在一些方面，异步模型比多线程模型要简单，因为异步模型有简单的指令流，而且显示的让出控制权，而不是像多线程一样被随意的暂停。...图4中断的同步程序在图3中，灰色的部分代表一个任务被阻塞不能进行任何的步骤。为什么一个任务会被阻塞？一个频率较高的原因是它在等待I/O，从一个外部的设备传输数据。

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Linux中断处理

中断处理 - 上半部（硬中断）由于 APIC中断控制器有点小复杂，所以本文主要通过 8259A中断控制器来介绍Linux对中断的处理过程。...，handler 的第一个参数是中断号，第二个参数是设备对应的ID，第三个参数是中断发生时由内核保存的各个寄存器的值。...注册中断处理入口在内核中，可以通过 setup_irq() 函数来注册一个中断处理入口。...softirq机制中断下半部由 softirq（软中断）机制来实现的，在Linux内核中，有一个名为 softirq_vec 的数组，如下： static struct softirq_action...在Linux内核中有两种tasklet，一种是高优先级tasklet，一种是普通tasklet。

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Linux中断 - IDT

中断描述符项定义当中断发生，cpu获取到中断向量后，查找IDT中断描述符表得到相应的中断描述符，再根据中断描述符记录的信息来作权限判断，运行级别转换，最终调用相应的中断处理程序；这里涉及到Linux...传统系统调用的实现这里所说的传统系统调用主要指旧的32位系统使用 int 0x80软件中断来进入内核态，实现的系统调用。...syscall/sysret，这两种都不需要通过中断方式进入内核态，而是直接转换到内核态，速度快了很多。...传统系统调用相关 IDT 的设置 Linux系统启动过程中内核压解后最终都调用到start_kernel, 在这里会调用trap_init, 然后又会调用idt_setup_traps: void...硬件中断相关IDT的初始化也是在Linux启动时完成，在start_kernel中通过调用init_IRQ完成，我们来看一下： void __init init_IRQ(void) { int

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