1 初识中断

1.1 中断机制的引入

1.1.1 妈妈怎么知道孩子醒了

妈妈怎么知道卧室里小孩醒了？

① 时不时进房间看一下：查询方式

简单，但是累

② 进去房间陪小孩一起睡觉，小孩醒了会吵醒她：休眠-唤醒

不累，但是妈妈干不了活了

③ 妈妈要干很多活，但是可以陪小孩睡一会，定个闹钟：poll方式

要浪费点时间，但是可以继续干活。

妈妈要么是被小孩吵醒，要么是被闹钟吵醒。

④ 妈妈在客厅干活，小孩醒了他会自己走出房门告诉妈妈：异步通知

妈妈、小孩互不耽误。

后面的3种方式，都需要"小孩来中断妈妈"：中断她的睡眠、中断她的工作。

实际上，能"中断"妈妈的事情可多了：

① 远处的猫叫：这可以被忽略

② 门铃、小孩哭声：妈妈的应对措施不一样

③ 身体不舒服：那要赶紧休息

④ 有蜘蛛掉下来了：赶紧跑啊，救命

妈妈当前正在看书，被"中断"后她会怎么做？流程如下：

① 妈妈正在看书

② 发生了各种声音

可忽略的远处猫叫

快递员按门铃

卧室中小孩哭了

③ 妈妈怎么办？

a. 先在书中放入书签，合上书

b. 去处理

对于不同的情况，处理方法不同：

对于门铃：开门取快递

对于哭声：照顾小孩

c. 回来继续看书

1.2 计算机系统中的中断和异常

① 指令未定义

② 指令、数据访问有问题

③ SWI(软中断)

④ 快中断

⑤ 中断

中断也属于一种"异常"，导致中断发生的情况有很多，比如：

① 按键

② 定时器

③ ADC转换完成

④ UART发送完数据、收到数据

⑤ 等等

这些众多的"中断源"，汇集到"中断控制器"，由"中断控制器"选择优先级最高的中断并通知CPU。

1.3 中断处理过程

1.3.1 中断处理原则1：不能嵌套

中断A正在处理的过程中，假设又发生了中断B，那么在栈里要保存A的现场，然后处理B。

在处理B的过程中又发生了中断C，那么在栈里要保存B的现场，然后处理C。

如果中断嵌套突然暴发，那么栈将越来越大，栈终将耗尽。

所以，为了防止这种情况发生，也是为了简单化中断的处理，在Linux系统上中断无法嵌套：即当前中断A没处理完之前，不会响应另一个中断B(即使它的优先级更高)。

1.3.2 中断处理原则2：越快越好

同理，在Linux系统中，中断的处理也是越快越好。

在单芯片系统中，假设中断处理很慢，那应用程序在这段时间内就无法执行：系统显得很迟顿。

在SMP系统中，假设中断处理很慢，那么正在处理这个中断的CPU上的其他线程也无法执行。

在中断的处理过程中，该CPU是不能进行进程调度的，所以中断的处理要越快越好，尽早让其他中断能被处理──进程调度靠定时器中断来实现。

在Linux系统中使用中断挺简单，为某个中断irq注册中断处理函数handler，可以使用request_irq函数：

在handler函数中，代码尽可能高效。

但是，处理某个中断要做的事情就是很多，没办法加快。比如对于按键中断，我们需要等待几十毫秒消除机械抖动。难道要在handler中等待吗？对于计算机来说，这可是一段很长的时间。

1.3.3 要处理的事情实在太多，拆分为：上半部、下半部

如果某个中断就是要做那么多事，我们能不能把它拆分成两部分：紧急的、不紧急的？

在handler函数里只做紧急的事，然后就重新开中断，让系统得以正常运行；那些不紧急的事，以后再处理，处理时是开中断的。

中断下半部的实现有很多种方法，主要有：tasklet（小任务）、work queue（工作队列）、中断线程化。