软中断与硬中断 & 中断抢占 中断嵌套

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参考了这篇文章：http://blog.csdn.net/zhangskd/article/details/21992933

从本质上来讲，中断是一种电信号，当设备有某种事件发生时，它就会产生中断，通过总线把电信号发送给中断控制器。

如果中断的线是激活的，中断控制器就把电信号发送给处理器的某个特定引脚。处理器于是立即停止自己正在做的事，

跳到中断处理程序的入口点，进行中断处理。

(1) 硬中断

由与系统相连的外设(比如网卡、硬盘)自动产生的。主要是用来通知操作系统系统外设状态的变化。比如当网卡收到数据包

的时候，就会发出一个中断。我们通常所说的中断指的是硬中断(hardirq)。

(2) 软中断

为了满足实时系统的要求，中断处理应该是越快越好。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。

（注：也就是bottom-half）

软中断指令

int是软中断指令。

中断向量表是中断号和中断处理函数地址的对应表。

int n - 触发软中断n。相应的中断处理函数的地址为：中断向量表地址 + 4 * n。

硬中断和软中断的区别

软中断是执行中断指令产生的，而硬中断是由外设引发的。

硬中断的中断号是由中断控制器提供的，软中断的中断号由指令直接指出，无需使用中断控制器。

硬中断是可屏蔽的，软中断不可屏蔽。(下面讲到，处理一种硬中断的时候，屏蔽所有同类型中断)

硬中断处理程序要确保它能快速地完成任务，这样程序执行时才不会等待较长时间，称为上半部。

软中断处理硬中断未完成的工作，是一种推后执行的机制，属于下半部。 

开关

(1) 硬中断的开关
简单禁止和激活当前处理器上的本地中断：
local_irq_disable();
local_irq_enable();
保存本地中断系统状态下的禁止和激活：
unsigned long flags;
local_irq_save(flags);
local_irq_restore(flags);
 
(2) 软中断的开关
禁止下半部，如softirq、tasklet和workqueue等：
local_bh_disable();
local_bh_enable();
需要注意的是，禁止下半部时仍然可以被硬中断抢占。
 
(3) 判断中断状态
#define in_interrupt() (irq_count()) // 是否处于中断状态(硬中断或软中断)
#define in_irq() (hardirq_count()) // 是否处于硬中断
#define in_softirq() (softirq_count()) // 是否处于软中断

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软中断

(1) 定义

软中断是一组静态定义的下半部接口，可以在所有处理器上同时执行，即使两个类型相同也可以。

但一个软中断不会抢占另一个软中断，唯一可以抢占软中断的是硬中断。

软中断由softirq_action结构体表示：

struct softirq_action {
    void (*action) (struct softirq_action *); /* 软中断的处理函数 */
};

目前已注册的软中断有10种，定义为一个全局数组：

static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS];

enum {
    HI_SOFTIRQ = 0, /* 优先级高的tasklets */
    TIMER_SOFTIRQ, /* 定时器的下半部 */
    NET_TX_SOFTIRQ, /* 发送网络数据包 */
    NET_RX_SOFTIRQ, /* 接收网络数据包 */
    BLOCK_SOFTIRQ, /* BLOCK装置 */
    BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ,
    TASKLET_SOFTIRQ, /* 正常优先级的tasklets */
    SCHED_SOFTIRQ, /* 调度程序 */
    HRTIMER_SOFTIRQ, /* 高分辨率定时器 */
    RCU_SOFTIRQ, /* RCU锁定 */
    NR_SOFTIRQS /* 10 */
};

(3) 触发软中断 

调用raise_softirq()来触发软中断。

中断嵌套

http://blog.chinaunix.net/uid-28111044-id-3398997.html

linux中的中断处理程序是无需重入的。当一个给定的中断处理程序正在执行时，相应的中断线在所有处理器上都会被屏蔽掉， 以防止在同一中断线上接收另一个新的中断。 通常情况下，所有其他的中断都是打开的，所以这些不同中断线上的其他中断都能被处理 ，但当前中断线总是被禁止的。由此可以看出，同一个中断处理程序绝对不会被同时调用以处理嵌套的中断这极大的简化了中断处理 程序的编写。

抢占

http://blog.csdn.net/vividonly/article/details/6609053

硬中断可以被另一个优先级比自己高的硬中断“中断”，不能被同级（同一种硬中断）或低级的硬中断“中断”，更不能被软中断“中断”。

软中断可以被硬中断“中断”，但是不会被另一个软中断“中断”。在一个CPU上，软中断总是串行执行。所以在单处理器上，对软中断的数据结构进行访问不需要加任何同步原语。

按照Intel的微处理器手册，同步中断和异步中断也分别称为异常（或者软件中断）和中断。

硬中断和软中断都可以抢占（或者称为中断）异常（最典型的是系统调用），但是异常不能抢占硬中断和软中断。

硬中断和软中断（只要是中断上下文）执行的时候都不允许内核抢占，换句话说，中断上下文中永远不允许进程切换。（个人理解，由于中断处理程序都需要较快地完成，而且中断处理程序可以嵌套，因此中断处理程序必须不能阻塞，否则性能就非常不能保证了。

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原文地址：http://www.cnblogs.com/charlesblc/p/6263208.html