Linux硬件中断处理技巧 (linux处理硬件中断)

Linux作为一种广泛应用于服务器和嵌入式系统的操作系统,在其硬件中断处理方面有着一些独特的技巧。本文将会探讨这些技巧,帮助读者更好地理解Linux中的硬件中断处理。

一、Linux的中断架构

我们需要了解Linux的中断架构。基于Linux内核的中断机制,我们可以将其分为以下几个阶段:

1. 中断产生:硬件设备发出中断信号,通知CPU需要处理某个事件。

2. 中断处理:CPU从正在执行的进程中暂时退出,转向响应中断的中断处理程序,处理完中断后再返回原进程继续执行。

3. 中断结束:中断处理程序完成后,CPU恢复到原先的执行状态,继续执行原先的进程。

在Linux中,中断处理程序的代码通常使用C语言编写,称为“中断处理程序”或“中断服务例程(ISR)”。它们是Linux内核中的一个重要组成部分,并且与设备驱动程序紧密相连。其中,中断处理程序必须迅速地响应中断请求,以确保正常的系统运行。

二、中断的处理方式

接下来,我们将探讨Linux中处理中断的三种方式:

1. 轮询(Polling)

轮询是最简单的中断处理方式。在这种方式中,CPU通过持续查询来检查硬件设备是否产生中断。当检测到中断请求时,CPU会立即转向中断处理程序进行处理。

轮询具有以下缺点:

(1)会消耗大量的CPU周期,与其他进程竞争CPU时间;

(2)无法更大程度地利用CPU时间,降低系统效率。

2. IRQ线共享(IRQ Sharing)

IRQ线共享是一种新型的中断处理方式,可以解决多个设备共享一个IRQ线的问题。在这种方式中,IRQ线可以分配给多个硬件设备共享,以减少实际IRQ线的数量。

IRQ线共享可以使中断处理更加高效,但需要注意的是,如果多个硬件设备同时产生中断请求,则会导致较长时间的等待和延迟。因此,它只适用于中断请求频率低的环境。

3. Tasklet

Tasklet是一种轻量级的中断处理程序,它不需要锁定内核,且可以在中断上下文中处理较小的数据包。它是一种基于软件的中断处理方式,通常用于管理网络流量和其他一些需要快速响应的数据流。

Tasklet有以下几个特点:

(1)使用软件实现,不需要硬件支持;

(2)轻量级,占用资源较少;

(3)在中断上下文中执行,比中断处理程序更具灵活性。

三、中断处理的优化策略

我们将探讨一些Linux中通常使用的中断处理优化策略。

1. 中断屏蔽(Interrupt Masking)

中断屏蔽是Linux中常用的一种中断优化策略。在这种方式中,当出现中断请求时,硬件设备可以在中断控制器中设定屏蔽位,以便更好地控制中断请求的响应。

中断屏蔽的优点包括:

(1)可以防止繁忙的中断处理程序被新的中断覆盖;

(2)可以提高系统的稳定性和可靠性。

2. 延迟中断处理(Deferred Interrupt Handling)

延迟中断处理是一个非常流行的中断处理方法。在这种方式中,中断处理程序将中断请求放入队列中,并使用定时器在稍后的时候进行处理。

延迟中断处理的优点包括:

(1)可以减少中断处理程序与应用程序之间的竞争;

(2)可以在以后的空闲时间段内处理多个中断请求,提高系统效率。

3. 内存缓存(Cache)

内存缓存是一种通过缓存数据来优化中断处理的策略。在这种方式中,当中断请求发生时,数据被缓存到内存中,以便更快地处理它们。这可以提高系统的响应速度和读写性能。

Linux的中断处理技巧包括中断架构、中断处理方式和中断处理优化。熟练掌握这些技巧可以帮助我们更好地理解Linux内核,提高系统的性能和可靠性。同时,我们也需要根据实际情况选择最适合我们系统的中断优化策略,以满足系统的需求。

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linux应用层怎么select底层的中断

我也不完全理解,但是比你知道的多点。

Linux中,分内核态和用户态。

你写的所有的驱动,都是出于内核态->可以直接使用内核相关资源;

应用层,都是用户态->无法直接操作底层的东西 -> 想要操作,比如获得权限,切换到内核态,然后才能操作。

你这里的需求,我的理解是:

对应你这句

“在中断服务程序中操作另一个外设”

不知道你的目的和打算用的手段是啥

一般的,ISR中,操作别的设备,常见的是:

设置对应的(比如该硬件本身,或者别的设备B的)寄存器的对应的位,以便通知其某种事情发送或状态变化了。

然后设备B会:

要么是由于(被修改了寄存器而)发生了中断,然后可以接着处理其所要做的事情;

要么是一直轮训,检测对应的某种资源释放变化,比如上面被改的寄存器的对应的位,发现变化了,再去调用你的函数,做对应的处理。

注意:

中断,不论是哪个设备的中断,都不应该占用(CPU)太长时间

-> 导致别的中断或服务无法及时运行

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