linux的中断分析(硬中断和软中断)

写在前面

本文看下linux中断相关内容。

1:正文

考虑这样的场景,一个基于client/server模式网络程序,server端的程序在不断地执行,此时CPU在不断的工作,但随时会有来自client的数据包达到,这个时候CPU应该怎么做呢?是时不时的过来看看?还是说通过一个异步的事件机制通知CPU?当然是后者了,因为前者存在不及时,以及降低系统程序执行性能等问题。那么其实这个异步的事件机制就是本文要分析的中断了。

对应到linux系统就是一个中断信号,当CPU收到来自硬件中断后,因为中断具有非常非常高的优先级,所以CPU会暂停应用程序的执行,转而执行中断程序。那么,硬中断和软中断又是怎么回事呢?是这样子,在收到中断信号后,系统就会将CPU设置为中断关闭状态,处于该状态后,CPU就不会接收新的中断信号了,那么你可能会说了,不接收新的信号,是不是会造成数据丢失啊,是的!但是一个中断信号想要完整的处理完毕,可能是需要一定的时间的,比如网络消息,除了将数据收到寄存器中,还需要解析协议,将数据交给应用层等动作,所以Linux就把这些动作分成了两个部分,即所谓的硬中断和软中断,硬中断是处理短时的动作,比如从从网卡中读取数据到寄存器,这个过程结束后就会打开中断,进入软中断过程,即数据的解析处理,此时会交给CPU对应的线程来异步处理,一般线程名称是ksoftirqd/[CPU编号],比如:

软中断和硬中断的过程可以参考:

复制代码
硬件事件(例如:键盘按下)
      │
      ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│          硬中断上下文 (HardIRQ)        │
│  - 关当前中断线                      │
│  - 优先级极高                        │
│  - 只做:读取硬件寄存器、拷贝数据到内存  │
│  - 耗时:< 100 微秒                  │
└─────────────────────────────────────┘
      │ 触发
      ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│          软中断上下文 (SoftIRQ)        │
│  - 开中断(可响应新硬件事件)           │
│  - 由 ksoftirqd 内核线程或特殊时机执行   │
│  - 做:复杂计算、协议解析、数据拷贝到用户态│
│  - 耗时:可达几毫秒                   │
└─────────────────────────────────────┘

写在后面

参考文章列表

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