中断

要想在任何需要的时候回到操作系统，这相当于是改变了CPU的正常执行流程，所以一个非常熟悉的字眼——中断（Interrupt）就出现了。通过中断，可以保证回到操作系统，从而将CPU的控制权交给操作系统。

中断的字面意思就是打断正常执行流程，但是注意，它表示的是打断流程而不是终止流程，这是不同的概念。中断是操作系统中非常重要的机制，正如上面所描述的：中断用于保证CPU控制权交给操作系统，从而让操作系统可以执行某些操作。

中断分为硬件中断和软件中断。

任何硬件，都有自己的IRQ（中断请求），都可以在需要的时候通过总线向CPU发送硬件中断通知。比如时钟中断，当进程执行耗光时间片时将产生一个时钟中断，使得能够立刻进入操作系统并调度下一个要执行的进程，时钟中断是操作系统具有安全感的保证，只要时钟开始运行后，就意味着操作系统最终总能够获取到CPU控制权。再比如硬盘的IO中断，当硬盘读取所请求的数据完成后，就会发送硬盘IO中断，CPU接到该中断后就会切换到操作系统，让操作系统去处理这个中断事件。

软件也可以发送中断，比如请求一个系统调用（system call），关于系统调用，后面再介绍。

无论是软中断还是硬件中断，最终的目的都是为了回到操作系统，将CPU交给操作系统。那么，中断是如何回到操作系统的呢？换句话说，中断时是如何进入内核态的呢？内核态又如何回到用户态呢？

其实要进入内核态只需要特殊的指令即可，一般称之为trap指令，当执行trap指令后，就会进入内核态，回到操作系统。trap这个词的意思就是陷阱，在这里它表示的是动词：陷入，非常形像，它表示的是执行trap指令以便陷入到内核，即进入内核态。

当操作系统执行完相关操作后，就要回到用户态，要回到用户态也只需执行特殊的指令即可，一般称之为return-from-trap指令。（此处的trap又似乎是个名词，表示脱离陷阱，回到用户态之下。它将内核态描述为陷阱，这其实也是可以理解的，中断是事件，收到事件表示捕获到事件，什么具有捕获的能力？陷阱。在bash中也有一个trap命令，也可以理解为陷进，它用来设置信号处理程序，当捕获到信号时就做出某些处理。我们不管trap是陷入还是陷阱，我们关注的是作用：进入内核态和退出内核态。）

中断既然是打断CPU的执行流程，那么可能需要重新回到中断点继续正常的执行流程。所以，在发生中断时，需要保存好中断点以及相关的一些状态，以便能够在处理完中断后恢复执行流程继续向下执行。

所以，中断就像是突发事件，处理完成后如果恢复到断点处，那么对整个流程来说，中断就像是从未发生过的事一样，但却实实在在的被处理了。但是，中断后并不一定会恢复到断点处，因为中断处理程序可能会在恢复断点前直接退出这个执行流程，比如有些硬件中断表示一些异常现象（比如除0异常），这些异常可能会导致终止进程。