概述

因为一直依赖都是写的应用，所以对于底层的一些东西有点生疏了，于是乎就需要时不时回来回顾一番，今天我想来聊聊中断。对中断这个东西其实说实话，以前有两个地方我对它印象是比较深的，一个是讲嵌入式系统的时候，里面有各种中断；另外一个就是讲计算机组成的时候，也是各种中断。这两个地方讲的中断可能有一些重叠的地方，但是不全是一样，而这些应该都会在我的回顾里面。

硬中断

首先，还是先来说说什么是中断吧。我们平时在使用计算机的时候，不知道你想过这么一个问题没有，那就是我在键盘/鼠标上按下一个键之后，计算机是怎么知道我已经按下了键盘，并且知道我按下的是哪个键盘的？这其实就是一个典型的涉及到“中断”的问题了，而且这里也隐含了中断的非常重要的概念：上下半部。

那么当我们按下一个按键的时候，在计算机里面发生了什么呢？事实可能是这样的（ Linux 系统），当你在键盘按下一个键的时候，键盘会触发出一系列电信号，一般是多个，然后这个电信号随着你的键盘线（或者蓝牙等等）发送给了计算机中的输入模块（DMA），然后 DMA 会发一个信号给 CPU，告诉 CPU 有键盘来信号了。可能在你的理解中，按一个键盘的速度很快，手快的人一秒钟可以按下十几甚至更多的按键，但是，对于计算机来说，这速度太慢了，如果每当 CPU 接收到这个一个信号之后，都去读取你的键盘输入的信号是什么，那么你的计算机可能是无法使用的，当然，除非你的计算时是专门用来打字的另说。

在 Linux 中，现代的内核（2.6 以后）的处理方式一般都是收到有键盘的信号（硬中断）的之后，然后立即将现在忙的进程上下文保存起来，然后看你的硬中断是什么，调用对应的硬中断处理程序，这就是所谓的上半部。上半部一般很短，而且很简单，所以速度很快，一般都是为后面的下半部做准备，例如创建 tasklet 等，然后就完成了任务。在硬中断处理程序中，中断是运行在中断上下文中的，并且同时会屏蔽中断，并且不能在中断处理程序中执行睡眠操作，因为睡眠操作会导致交出 CPU 执行权，从而导致中断上下文错乱，从而导致中断不能得到正确的处理，进而导致等待该中断处理的外设等出错。

硬中断和内核代码的联系是通过 Linux 内核的 IRQ 中断号进行的，而外设等的中断是使用的硬件中断号，而硬件中断号和内核中断号的联系是通过内核头文件的定义关联的。这里所谓的 “硬中断” 就是硬件产生的中断。

总结一下特点就是：

软中断

和硬中断相对应的就是所谓的软中断了，和硬中断是硬件产生的中断对应，我们可以理解“软中断”是软件产生的中断，但是这里的“软件”意义要更广义一些，“软中断“应该理解为指令产生的中断。这里的所谓的指令不仅仅是主动调用的中断指令，还可能是指令的附加产物，例如获取一个虚拟内存对应的数据，但是这导致了“缺页”，那么“缺页”也是一个 “软中断”。

软中断运行的时候同样有软中断上下文，软中断上下文优先级是高于进程上下文的，所以软中断的执行总是在抢占进程上下文的，这里有一个实际的场景就是在网络收发很频繁的系统中，很可能会因为软中断（Network）过多，从而导致系统进程得不到调度而成为瓶颈的问题，所以这也是一个抢占式 OS 就是银弹的反驳例子。

总结一下特点就是：

硬软中断对比

Linux 系统状态查看

想要了解系统的软中断情况，一个简单的办法就是查看系统文件: /proc/softirqs，例如下面这个我的例子：

这里各行的信息分别代表：

如果想了解硬中断的情况，可以查看： /proc/interrupts 系统文件：