淺析硬中斷和軟中斷的區(qū)別

從本質(zhì)上來講，中斷是一種電信號，當設(shè)備有某種事件發(fā)生時，它就會產(chǎn)生中斷，通過總線把電信號發(fā)送給中斷控制器。

如果中斷的線是激活的，中斷控制器就把電信號發(fā)送給處理器的某個特定引腳。處理器于是立即停止自己正在做的事，

跳到中斷處理程序的入口點，進行中斷處理。

硬中斷

由與系統(tǒng)相連的外設(shè)(比如網(wǎng)卡、硬盤)自動產(chǎn)生的。主要是用來通知操作系統(tǒng)系統(tǒng)外設(shè)狀態(tài)的變化。比如當網(wǎng)卡收到數(shù)據(jù)包的時候，就會發(fā)出一個中斷。我們通常所說的中斷指的是硬中斷(hardirq)。

硬中斷是由硬件產(chǎn)生的，比如，像磁盤，網(wǎng)卡，鍵盤，時鐘等。每個設(shè)備或設(shè)備集都有它自己的IRQ（中斷請求）?；贗RQ，CPU可以將相應(yīng)的請求分發(fā)到對應(yīng)的硬件驅(qū)動上（注：硬件驅(qū)動通常是內(nèi)核中的一個子程序，而不是一個獨立的進程）。

處理中斷的驅(qū)動是需要運行在CPU上的，因此，當中斷產(chǎn)生的時候，CPU會中斷當前正在運行的任務(wù)，來處理中斷。在有多核心的系統(tǒng)上，一個中斷通常只能中斷一顆CPU（也有一種特殊的情況，就是在大型主機上是有硬件通道的，它可以在沒有主CPU的支持下，可以同時處理多個中斷。）。

硬中斷可以直接中斷CPU。它會引起內(nèi)核中相關(guān)的代碼被觸發(fā)。對于那些需要花費一些時間去處理的進程，中斷代碼本身也可以被其他的硬中斷中斷。

對于時鐘中斷，內(nèi)核調(diào)度代碼會將當前正在運行的進程掛起，從而讓其他的進程來運行。它的存在是為了讓調(diào)度代碼（或稱為調(diào)度器）可以調(diào)度多任務(wù)。

軟中斷

為了滿足實時系統(tǒng)的要求，中斷處理應(yīng)該是越快越好。linux為了實現(xiàn)這個特點，當中斷發(fā)生的時候，硬中斷處理那些短時間就可以完成的工作，而將那些處理事件比較長的工作，放到中斷之后來完成，也就是軟中斷(softirq)來完成。

軟中斷的處理非常像硬中斷。然而，它們僅僅是由當前正在運行的進程所產(chǎn)生的。

通常，軟中斷是一些對I/O的請求。這些請求會調(diào)用內(nèi)核中可以調(diào)度I/O發(fā)生的程序。對于某些設(shè)備，I/O請求需要被立即處理，而磁盤I/O請求通常可以排隊并且可以稍后處理。根據(jù)I/O模型的不同，進程或許會被掛起直到I/O完成，此時內(nèi)核調(diào)度器就會選擇另一個進程去運行。I/O可以在進程之間產(chǎn)生并且調(diào)度過程通常和磁盤I/O的方式是相同。

軟中斷僅與內(nèi)核相聯(lián)系。而內(nèi)核主要負責對需要運行的任何其他的進程進行調(diào)度。一些內(nèi)核允許設(shè)備驅(qū)動的一些部分存在于用戶空間，并且當需要的時候內(nèi)核也會調(diào)度這個進程去運行。

軟中斷并不會直接中斷CPU。也只有當前正在運行的代碼（或進程）才會產(chǎn)生軟中斷。這種中斷是一種需要內(nèi)核為正在運行的進程去做一些事情（通常為I/O）的請求。有一個特殊的軟中斷是Yield調(diào)用，它的作用是請求內(nèi)核調(diào)度器去查看是否有一些其他的進程可以運行。

中斷嵌套

Linux下硬中斷是可以嵌套的，但是沒有優(yōu)先級的概念，也就是說任何一個新的中斷都可以打斷正在執(zhí)行的中斷，但同種中斷除外。軟中斷不能嵌套，但相同類型的軟中斷可以在不同CPU上并行執(zhí)行。

軟中斷指令

int是軟中斷指令。

中斷向量表是中斷號和中斷處理函數(shù)地址的對應(yīng)表。

int n - 觸發(fā)軟中斷n。相應(yīng)的中斷處理函數(shù)的地址為：中斷向量表地址 + 4 * n。

硬中斷和軟中斷的區(qū)別

軟中斷是執(zhí)行中斷指令產(chǎn)生的，而硬中斷是由外設(shè)引發(fā)的。

硬中斷的中斷號是由中斷控制器提供的，軟中斷的中斷號由指令直接指出，無需使用中斷控制器。

硬中斷是可屏蔽的，軟中斷不可屏蔽。

硬中斷處理程序要確保它能快速地完成任務(wù)，這樣程序執(zhí)行時才不會等待較長時間，稱為上半部。

軟中斷處理硬中斷未完成的工作，是一種推后執(zhí)行的機制，屬于下半部。

開關(guān)

(1) 硬中斷的開關(guān)

簡單禁止和激活當前處理器上的本地中斷：

local_irq_disable();

local_irq_enable();

保存本地中斷系統(tǒng)狀態(tài)下的禁止和激活：

unsigned long flags;

local_irq_save(flags);

local_irq_restore(flags);

(2) 軟中斷的開關(guān)

禁止下半部，如softirq、tasklet和workqueue等：

local_bh_disable();

local_bh_enable();

需要注意的是，禁止下半部時仍然可以被硬中斷搶占。

(3) 判斷中斷狀態(tài)

#define in_interrupt() (irq_count())// 是否處于中斷狀態(tài)(硬中斷或軟中斷)

#define in_irq()(hardirq_count()) // 是否處于硬中斷

#define in_softirq() (softirq_count()) // 是否處于軟中斷