探秘Linux用户态处理中断技术 (linux 用户态处理中断)
随着信息技术的快速发展，计算机系统也日益复杂。为了处理各种不同的任务，CPU必须在运行过程中响应各种硬件设备的中断，唤醒相应的中断处理程序进行相应的处理。在Linux操作系统中，中断处理是非常重要的，它可以提高系统的性能和可靠性。而用户态处理中断技术可以帮助我们更好地控制和优化系统的中断处理过程。在本文中，我们将探讨这种技术。
什么是用户态处理中断技术？
中断处理是指CPU停止当前运行的进程，转而响应硬件中断请求，并执行相应的中断处理程序。在Linux中，中断处理程序通常运行在内核态。但是，由于内核态是操作系统的核心部分，因此在内核态运行会使得代码难以调试、维护以及优化。同时，内核态运行也会占用大量的系统资源。于是，Linux提供了用户态处理中断技术，允许我们在用户态运行中断处理程序。
用户态处理中断技术实现的核心是IO计算、数据处理和消息传递。当硬件设备发出中断请求时，内核会通过IO计算将中断请求消息传递给用户态中断处理程序。而用户态中断处理程序则可以进行数据处理然后将处理结果返回给内核态。内核态将数据处理结果发送给硬件设备，完成对中断请求的响应。
用户态处理中断技术的优势
相比于内核态运行，用户态处理中断技术有以下几个优势：
1. 提高系统的稳定性和可靠性。在内核态运行时，中断处理程序可以直接访问内存和硬件设备，从而增加了系统的不稳定性。而用户态处理中断技术通过消息传递机制实现数据传输，避免了内存直接访问，提高了系统的可靠性。
2. 减少对硬件设备的影响。在内核态运行时，中断处理程序会占用大量的系统资源，从而影响了系统的整体运行效率。而用户态处理中断技术可以减少对硬件设备的影响，从而提高了系统的运行效率。
3. 方便调试和维护。用户态处理中断技术的中断处理程序运行在用户态，可以通过调试工具进行调试和维护。而在内核态运行的中断处理程序则需要借助专用的调试工具。
用户态处理中断技术的应用场景
用户态处理中断技术在以下场景中得到广泛应用：
1. 网络应用。网络应用中数据传输的效率是非常重要的，而用户态处理中断技术可以提高数据传输的效率，从而提高网络应用的性能。
2. 数据库应用。在数据库应用中，对数据进行处理是非常重要的。用户态处理中断技术可以通过数据处理操作，提高数据库应用的性能。
3. 科学计算应用。在科学计算应用中，对大量数据进行计算是非常重要的。用户态处理中断技术可以通过数据处理操作，提高科学计算应用的性能。
在本文中，我们通过对Linux用户态处理中断技术的探讨，了解到这种技术能够提高系统的稳定性和可靠性、减少对硬件设备的影响以及方便调试和维护等优势。同时，我们也了解到用户态处理中断技术的应用场景，包括网络应用、数据库应用和科学计算应用等。相信在未来的计算机系统中，用户态处理中断技术将得到越来越广泛的应用。
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Linux如何及时响应外部中断
FPGA每隔100us给运行linux的ARM一个中断，要求在20us内响应中断，并读走2023*16bit的数据。
目前主要的问题是，当系统同时发生多个中断时，会严重影响linux对FPGA中断的响应时间。如何解决？
1、首先想到了ARM的FIQ，它可以打断IRQ中断服务程序，保证对外部FIQ的及时响应。但是发现linux只实现了IRQ，没有显示FIQ。
linux是从devicetree读取中断号，加入中断向量表的。
interrupts = ;中的之一个字段0表示非共享中断，非零表示共享中断，SDK产生的dts统一为0，此时第二字段的值比XPS中的小32；如果之一字段非零，则第二字段比XPS小16.
最后字段表示中断的触发方式。
IRQ_TYPE_EDGE_RISING =0x,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING =0x,
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH =0x,
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW =0x,
很明显，devicetree根本没有提供通知linux有FIQ的渠道。
2、再来看linux的IRQ
linux的中断分为上半部清伏和下半部，上半部运行在IRQ模式，会屏蔽所有中断，下半部运行在SVC模式，会重新打开中断。
也就是说，当一个中断的上半部正在运行时（不能再次响应中断），FPGA的中断是不能被linux响应的；
反过来，当FPGA中断的上半部正在运行时（不能再次响应中断），其他的中断也不能被linux响应；
unsigned long flags;
…
local_irq_save(flags);
….
local_irq_restore(flags);
3.
ARM有七种模式，我们这里只讨论SVC、IRQ和FIQ模式。
我们可以假设ARM核心有两根中断引脚（实际上是看不见的），一根叫 irq pin, 一根叫fiq pin.
在ARM的cpsr中，有一个I位和一个F位，分别用来禁止IRQ和FIQ的。
先不说中断控制器，只说ARM核心。正常情况下，ARM核都只是机械地随着pc的指示去做事情，当CPSR中的I和F位为1的时候，IRQ和FIQ全部处于禁止状态。无论你在irq
pin和fiq pin上面发什么样的中断信号，ARM是不会理你的，你根本不能打断他，因为他耳聋了，眼也瞎了。
在I位和F位为0的时候，当irq
pin上有中断信号过来的时候，就会打断arm的当前工作，并且切换到IRQ模式下，并且跳到相应的异常向量表（vector)位置去执行代码。这个过程是自动的，但是返回到被中断打断的地方就得您亲自动手了。当你跳到异常向量表，处于IRQ的模式的时候，这个时候如果irq
pin上面又来中断信号了，这个时候ARM不会理你的，irq
pin就跟秘书一样，ARM核心就像老板，老板本来在做事，结果来了一个客户，秘书打断它，让客户进去了。而轿樱这个时候再来一个客户，要么秘书不断去敲门问，要么客户走人。老板之一个客户没有会见完，是不会理你的。
但是有一种情况例外，当ARM处在IRQ模式，这个时候fiq pin来了一个中断信号，fiq
pin是什么？是快速中断呀，比如是公安局的来查刑事案件，那才不管你老板是不是在会见闭正丛客户，直接打断，进入到fiq模式下，并且跳到相应的fiq的异常向量表处去执行代码。那如果当ARM处理FIQ模式，fiq
pin又来中断信号，又就是又一批公安来了，那没戏，都是执法人员，你打不断我。那如果这个时候irq
pin来了呢？来了也不理呀，正在办案，还敢来妨碍公务。
所以得出一个结论： IRQ模式只能被FIQ模式打断，FIQ模式下谁也打不断。
在打不断的情况下，irq pin 或 fiq pin随便你怎么发中断信号，都是白发。
所以除了fiq能打断irq以外，根本没有所谓中断嵌套的情况。
Linux不用FIQ,只用到了IRQ。但是我们有时候一个中断需要处理很长时间，那我们就需要占用IRQ模式那么长的时间吗？没有，linux在IRQ模式下只是简单的记录是什么中断，马上就切换回了SVC模式，换句话说，Linux的中断处理都是在SVC模式下处理的。
只不过SVC模式下的ISR上半部关闭了当前中断线，下半部才重新打开
Linux几种中断信号的区别：HUP，INT，KILL，TERM，TSTP
HUP终端断线
INT中断（同 Ctrl + C）
QUIT退出（同 Ctrl + \）
TERM终止
KILL强制终止
CONT继续（与STOP相反， fg/bg命令）
STOP暂停（同 Ctrl + Z）
INT—-是当用户键入时由终端驱动程序发送的信号.这是一个终止当前操作的请求.如果捕获了这个信号,一些简单的程序应该退出,或者允许自给被终止,这也是程序没有捕获到这个信号时的默认处理方法.拥有命令行或者输入模式的那些昌郑程序应该停止它们在做的事情,清除状态,并等饥迅锋待用户的再次输入.
TERM—-是请求彻底终止某项执行操作.它期望接收进程清除自给的状态并退出
HUP—- 有两种解释.
1,他被许多守护进程理解为一个重新设置的请求.如果一个进程不用重新启动就能重新读取它的配置文件并调整自给以适应变化的话,那么HUP通常来触发这种行为.
2.HUP信号有时候又终端驱动程序生成,试图来”清除”(“终止”)跟某个特定终端相连的那些进程.例如:某个终端会话结束时,或者当调制解调器被挂断时,shell后台不接受HUP的信号的烂晌影响.有的的用户可以使用nohup来模仿这种行为.
QUIT和TERM类似—-不同的是:它会生成内存转储
Linux的HUP，INT，KILL，TERM，TSTP中断信号区别为：键入不同、对应操作不同、启用不同。
一、键入不同
1、HUP中断信号：HUP中断信号是当用户键入时由终端
驱动程序
发送的信号。
2、INT中断信号：INT中断信号是当用户键入时由终端驱动程序发送的信号。
3、KILL中断信号：KILL中断信号是当用户键入时由终端驱动程序发送的信号。
4、TERM中断信号：TERM中断信号是当用户键入时由终端驱动程序发送的信号。
5、TSTP中断信号：TSTP中断信号是当用户键入时由终端驱动程序发送的信号。二、对应操作不同
1、HUP中断信号：HUP中断信号的对应操作为让进程挂起，睡眠。
2、INT中断信号：INT中断信号的对应操作为正常关闭所有进程。
3、KILL中断信号：KILL中断信号的对应操作为强制关闭所有进程。
4、TERM中断信号：TERM中断信号的对应操作为正常的退出进程。
5、TSTP中断信号：TSTP中断信号渗枯大的对应操作为暂时停用进程。
三、启用不同
1、HUP中断信号：HUP中断信号发送后，可以重新被用户再次输入恢复启用进程。
2、INT中断信号：INT中断信号发送后，不可以重新被用户再次输入恢复启用进程。
3、KILL中断信号：KILL中断信号发送后，不可以重新被用户再次输入恢复启用进程。
4、TERM中断信号：TERM中断信号发送后，可以重新被用户再次输入启用进程。
5、TSTP中断信号：TSTP中断信丛竖号发送后，可以重新被用户再次输入继续使用进败仔程。
区别具体如下：
1、键入不同
①HUP中断信号：HUP中断信号是当用户键入时由终端驱动程序发送的信号。
②INT中断信号：INT中断信号是当用户键入时由终端驱动程序发送的信号。
③KILL中断信号：KILL中断信号是当用户键入时由终端驱动程序发送的信号。
④TERM中断信号：TERM中断信号是当用户键入时由终端驱动程序发送的信号。
⑤TSTP中断信号：TSTP中断信号是当用户键入时由终端驱动程序发送的信号。
2、对应操作不同
①HUP中断信号：HUP中断信号的对应操作为让进程挂起，睡眠。
②INT中断信号：INT中断信号的对应操作为正常关闭所有进程。
③KILL中断信号：KILL中断信号的对应操作为强制关闭所有进程。
④TERM中断信号：TERM中断信号的对应操作为正常的退出进程。
⑤TSTP中断信号：TSTP中断信号的对应操作为暂时停用进程。
3、启用不同
①HUP中断信号：HUP中断信号发送后，可以重新被用户再次输入恢复启用进程。
②INT中断信号：INT中断信号发送后，不可以重新被用户再次输入恢复启清悉扮用进程。
③KILL中断信号：KILL中断信号发送后，不可以重新被用户再次输入恢复启用进程。
④TERM中断信号：TERM中断信号发送后，可以重新被用户再次输入答灶启用进程。陆知
⑤TSTP中断信号：TSTP中断信号发送后，可以重新被用户再次输入继续使用进程。
HUP是让进程挂起，睡眠
INT 中断迟老祥（同 Ctrl + C）码搏
kill 六亲不含高认的杀掉
term正常的退出进程
TSTP 停止位
而kill -15是正常杀掉？州拿 他们三者之间有什么区别？谢谢！ ctrl+c是终止当前在终枣戚端窗凳迹陵口中运行的命令或脚本， kill -9 pid，是不顾后果的强制终止(,
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