Linux中断
Linux中断：上半部 & 下半部
核心目的：上半部快进快出，避免长时间关中断、丢中断；耗时工作延后交给下半部
下半部不是必须，只有需要延后处理的时候才用。
优先级分层
- 最高：硬件中断（上半部）
外设触发，进入中断服务函数。
特点：
- 中断上下文，不能休眠
- 只做紧急活：清中断标志、接收简单数据、标记事件、调度下半部
- 上半部之间是平级，先到先得，高优先级硬件中断可以抢占低优先级
- 第二：下半部
两类：tasklet、workqueue
- tasklet（基于softirq软中断）
中断上下文，没有PCB，没有进程栈，禁止休眠 ；优先级高于workqueue。
适合短时、不阻塞的延后任务。
风险：中断频繁爆发时，tasklet一直抢占，会把普通进程饿死（典型：网络收包）。 - workqueue（工作队列）
进程上下文，依托内核线程，有PCB、独立进程栈，允许休眠、阻塞、等待 。
适合耗时、需要等待的任务；优先级低于tasklet。
-
第三：ksoftirqd 内核线程（兜底方案）
softirq触发太频繁（反复触发超过阈值），不能一直卡在中断上下文，内核交给
ksoftirqd内核线程去跑软中断，防止其他进程被饿死。 -
普通用户/内核进程
时间片轮转调度。
中断上下文 vs 进程上下文（面试背诵版）
| 对比项 | 中断上下文（上半部、softirq、tasklet） | 进程上下文（workqueue、ksoftirqd、普通进程） |
|---|---|---|
| 归属 | 不属于任何进程，没有task_struct（PCB） | 属于一个task，有独立PCB、进程描述符 |
| 栈 | 临时借用被打断进程的栈，没有专属栈 | 拥有自己独立进程栈 |
| 调度方式 | 不走调度器，中断返回前顺路执行；没有时间片 | 由调度器schedule()管理，时间片轮转、唤醒运行 |
| 能否休眠 | ❌ 禁止休眠、阻塞、等待锁 | ✅ 可以休眠、等待IO、等待互斥锁 |
| 抢占关系 | 优先级更高，可以抢占进程上下文任务 | 不能抢占中断上下文，来了中断就被打断 |
| 触发来源 | 硬件外设触发中断 | 内核主动唤醒、调度挑选 |
| 典型场景 | 清中断标志、简单数据搬运、标记软中断 | 读Flash、内存分配、等待信号、耗时业务 |
下文切换
一、中断上下文切换（硬件打断，不是进程切换！重点）
它是「打断正在跑的进程，临时进中断」，不会调用schedule()
流程：
- CPU正在运行某个进程（进程上下文）
- 外设发来中断信号 → CPU硬件自动动作：
- 保存当前现场（通用寄存器、程序计数器）到被打断进程的栈
- 跳转到中断向量表，进入内核中断入口
- 进入中断上下文（上半部 → 可能接着跑softirq/tasklet）
- 中断处理完毕，准备返回：
- 检查有没有pending软中断，有就执行
- 恢复之前保存的寄存器现场
- 回到刚才被打断的进程，继续跑
✅ 关键点：
没有换PCB，没有换栈，只是临时借栈跑一段代码，不是进程切换。
二、进程上下文切换（进程之间切换，调用schedule()）
从一个task切到另一个task，是调度器主导
流程：
- 当前进程主动放弃CPU（休眠、时间片到、被抢占）
- 保存当前进程的全部现场（寄存器）到自己的PCB + 自己的进程栈
- 调度器挑选下一个就绪进程
- 拿到新进程的PCB，恢复它的寄存器、栈
- 跳转到新进程代码执行
✅ 关键点：更换PCB、更换独立进程栈
Linux内核时间把控 精简总结
源头：时钟中断，晶振产生周期性脉冲，是内核所有时间体系的基础。
- 忙等待（短延时，占用CPU）
udelay / mdelay：循环空转、消耗CPU，适合极短延时，CPU全程不释放。 - jiffies滴答计数
时钟中断触发计数，搭配time_before / time_after做时间对比判断，用来轮询等待超时。 - 内核定时器 timer_list
设置expires到期值，到期自动回调function函数，属于异步定时。 - 调度睡眠（长延时，释放CPU）
schedule()：主动让出CPU，何时恢复由调度器决定，无固定超时schedule_timeout()/msleep()：让出CPU，超时后自动唤醒schedule_timeout_interruptible()：睡眠期间可以被信号打断
✅ 选型口诀：
短延时用 udelay/mdelay（忙等）；
长等待优先睡眠调度，避免CPU空耗；
需要定时触发动作用timer_list；
需要轮询判断超时用jiffies比较。
中断禁用(屏蔽）
bash
local_irq_disable() //禁用本地中断的传递
//local_irq_enable 恢复本地中断的传递
local_irq_save(flags) //保存当前中断状态后，再禁用本地中断的传递 -> 比local_irq_disable更安全
//local_irq_restore(flags) 恢复本地中断的传递到指定状态
disable_irq(irq_num); //禁用指定中断
//enable_irq(irq_num) 使能指定中断
//注: 屏蔽中断的时间尽量短，否则会造成别的中断延时过久，甚至丢失,最好能采有屏蔽指定中断的方式