linux 信号中断
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什么是信号中断?
CPU在执行指令时,收到某个中断信号转而去执行预先设定好的代码,然后再返回到原指令流中继续执行,这就是中断机制。
信号中断的作用:
1 外设异步通知CPU:外设发生了什么事情或者完成了什么任务或者有什么消息要告诉CPU,都可以异步给CPU发通知。例如,网卡收到了网络包,磁盘完成了IO任务,定时器的间隔时间到了,都可以给CPU发中断信号。
2 CPU之间发送消息:在SMP系统中,一个CPU想要给另一个CPU发送消息,可以给其发送IPI(处理器间中断)。
3 处理CPU异常:CPU在执行指令的过程中遇到了异常会给自己发送中断信号来处理异常。例如,做整数除法运算的时候发现被除数是0,访问虚拟内存的时候发现虚拟内存没有映射到物理内存上。
4 实现系统调用:早期的系统调用就是靠中断指令来实现的,后期虽然开发了专用的系统调用指令,但是其基本原理还是相似的。
信号中断是如何产生的?
- 外设,外设产生的中断信号是异步的,一般也叫做硬件中断(注意硬中断是另外一个概念)。硬件中断按照是否可以屏蔽分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断。例如,网卡、磁盘、定时器都可以产生硬件中断。
- CPU,这里指的是一个CPU向另一个CPU发送中断,这种中断叫做IPI(处理器间中断)。IPI也可以看出是一种特殊的硬件中断,因为它和硬件中断的模式差不多,都是异步的
- CPU异常,CPU在执行指令的过程中发现异常会向自己发送中断信号,这种中断是同步的,一般也叫做软件中断(注意软中断是另外一个概念)。CPU异常按照是否需要修复以及是否能修复分为3类:1.陷阱(trap),不需要修复,中断处理完成后继续执行下一条指令,2.故障(fault),需要修复也有可能修复,中断处理完成后重新执行之前的指令,3.中止(abort),需要修复但是无法修复,中断处理完成后,进程或者内核将会崩溃。例如,缺页异常是一种故障,所以也叫缺页故障,缺页异常处理完成后会重新执行刚才的指令。
- 中断指令,直接用CPU指令来产生中断信号,这种中断和CPU异常一样是同步的,也可以叫做软件中断。例如,中断指令int 0x80可以用来实现系统调用。
(中断信号的4个来源正好对应着中断的4个作用。前两种中断都可以叫做硬件中断,都是异步的;后两种中断都可以叫做软件中断,都是同步的。很多书上也把硬件中断叫做中断,把软件中断叫做异常。)