Linux中断线程化：提高系统效率的关键技术 (linux中断线程化)
随着计算机技术的不断发展，如今的应用系统需求量越来越大，CPU的工作负载也在不断提高。为了应对大负载的情况，操作系统中间件需要提高自身能力和运行效率，以支持高度并发、大数据量的应用需求。
Linux作为一个免费、开源的操作系统，其内核自然成为了研究和讨论的热点。作为一个开放式的平台，Linux内核允许开发者修改、补丁或直接编写新的代码，来提高内核的性能和稳定性。而在Linux内核中，中断线程化是提高系统效率的关键技术之一。
一、中断线程化的概念
了解中断线程化之前，先要了解中断。中断是指CPU遇到不可挽救的异常时，由硬件发出的请求，通知操作系统进行相应操作。例如，当一个新数据包到达网卡时，网络中断会通知系统处理该包。而线程，则是进程中执行具体任务的单位。
中断线程化就是将中断处理的代码和普通进程运行的代码分离为两个部分，将中断处理转换成线程来运行，这样可以将中断处理程序放置到核心部分并在处理非中断时保持显着的响应能力。
中断线程化主要作用：
1、降低系统开销。中断处理后，线程不会在CPU继续运行，从而减少了内存和CPU资源的占用。
2、增加系统的效率。通过中断线程化，可以做到响应性能较好，处于中断上下文时不被其他中断所干扰。
二、中断处理的实现方式
中断的实现方式包括两部分：底层硬件实现和上层软件实现。对于硬件中断来说，指的是从设备（如网卡、键盘、鼠标等）发送到CPU的一种机制。当硬件发出中断请求时，CPU会立即停止运行当前的指令或进程，转而执行已经注册的中断处理程序。
在Linux内核中，每个设备都拥有一个中断线路，其有一个原始中断处理函数，当中断线路被触发时，该函数会被启动。但是，如果中断处理函数占用时间过长，将会导致操作系统上的所有进程都受到阻碍，从而严重影响系统的效率。
为了解决该问题，因此产生了中断线程化的概念。中断线程化可以将硬件中断的处理程序转换为线程，当中断请求到达时，执行线程，从而大幅减少CPU的占用率，提高系统效率。
三、中断线程化的优点
1.提高稳定性。中断线程化可以使得中断处理程序在普通进程中运行，这样能够更好的保证系统整体的稳定性。
2.提高性能。由于线程的多线程执行能力，可以承载更多量的请求，以更快的速度完成任务，从而提高了系统的效率和性能。
3.减少系统开销。中断线程化将中断处理程序从中断处理部分中分离出来，有效减少了CPU负载。
4.提高可维护性。中断线程化比较清晰简单，对于系统开发人员易于维护管理。
四、中断线程化在实际应用中的应用
中断线程化在实时应用中的应用比较广泛。例如，Linux内核中的音频驱动程序，绝大部分在处理任何外部中断时都可以将它们设置为线程来处理。这样，音频驱动程序不仅仅能在更少的处理器和内存资源下工作，还可以更快地响应声音数据。
在对Linux进行网络性能测试时，可以发现中断线程化可以有效地减少网络性能测试程序的运行时间和延迟，其主要原因是中断线程化可以减少线程上下文的切换。
五、
中断线程化是提高Linux系统效率的重要技术之一，它可以将中断处理程序，以线程的方式运行。这样可以更好地控制共存中断的处理，提高系统响应速度，降低系统开销。
中断线程化在实际应用中的应用比较广泛，既可以用在音频驱动程序中，也可以用在网络性能测试中。
在进行系统开发时，开发人员可以采用中断线程化的方法来提高程序的处理能力，在增强程序的鲁棒性、可维护性和稳定性方面都有较好的表现。
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之一阶段：嵌入式高级C语言
Linux系统
Linux Ubuntu操作系统安装、使用、Linux常用命令、samba服务器、SSH远程登录、GCC编译器、GDB调试器、VI编辑器
嵌入式C语言高级编程
1、C数据类型、控制语句
2、C程序结构设计、数组、函数、预处理
3、指针及字符串操作
4、结构体、共用体、宏、枚举
5、文件I/O操作
数据结构及算法
1、数据结构之单向链表、双向链表
2、数据结构之队列、栈
3、数据结构之树、图
4、算法之各种排序（选择法、冒泡法、插入法等）
5、递归
6、算法之二分查找
第二阶段：嵌入式设备及GUI开发
嵌入式环境配置与开发工具学习
Linux下项目管理工具Make以及Makefile工作原理及其编写Linux下shell脚本相关知识及其编写嵌入式开发环境的基本概念及其搭建A53开发板介绍、设备使用、A53开发板与电脑通信、交叉编译
GUI图形界面开发
常用控件——button、label、text edit等常用布局方式——水平布局、垂直布局、固定布局、网格布局、相对布局等常用事件及信号处理技术——信息回调、鼠标、键盘事件等时间编程、数据存储、绘图机制、定时器处理、多任务处理等
第三阶段：嵌入式Linux高级程序设计
1、Linux系统调用概念
2、进程相关概念、多进程实现多任务开发
3、进程间通信:无名管道、命名管道、信号、消息队列、共享内存等
4、多线程实现多任务开发
5、多任务的同步互斥开发：互斥锁、信号量
第四阶段：Linux高级网络程序设计
1、网络相关概念及网络发展
2、TCP/IP协议
3、socket编程、TCP网络编程、UDP网络编程、Web编程开发等
4、Linux网络应用程序开发，Linux网络编程相关5、TCP协议服务器的编程方法和并发服务器的实现
6、HTTP协议及其实现方法，熟悉UDP广播、多播的原理及编程方法，掌握混合C/S架构网络通信系统的设计
7、IPv6与IPv4协议，及其编程接口
8、网络数据通信过程
9、网络原始套接字概念及编程接口
第五阶段：数据库及web编程开发
数据库及web编程开发
1、数据库概念、数据库类型
2、Sqlite数据库介绍及其安装与移植
3、SQL数据库语言(数据定义语言（DDL）、数据操作语言(DML)、数据查询语言(DQL)、数据控制语言(DCL))br
4、Sqlite数据库C语言编程中的各种SQL指令执行函数完成对数据库的控制
5、HTML语言开发
6、Javascript语言开发
7、AJAX开发
8、cgi程序开发
第六阶段：C++面向对象高级语言程序设计
1.熟悉面向对象的语言概述
2.熟练掌握c++语言的基本知识和类与对象及其高级应用
3、作用域运算符、内联函数、强制类型转换
4、new、delete内存管理
5、对象成员、成员函数
6、构造函数、析构函数、拷贝构造函数、函数重载
7、对象数组、this指针、枚举、
8、静态成员、静态成员函数
9、对象成员
10、友元
11、封装、继承、多继承、多态
12、虚函数、纯虚函数、抽象类、虚析构函数等
第七阶段：物联网
1、了解物联网、泛在网、互联网基本要领及其关系
2、熟悉RFID从低频段到高频段的基本工作原理，以及RFID标签的种类与行业应用，读卡器原理与通信过程
3、熟悉TI的cc2530的基本应用，包含基本硬件资源，协议栈相关接口使用，以及点对点通信、星形通信、广播通信、绑定通信，三种网络结构star、tree、mesh，掌握zibgee相关微控制处理芯片
4、了解zigbe协议栈组成，以及zigbee在通信、组网、摇控等领域的不同应用
5、通过Bluetooth、wifi和zigbee技术对比各自的优缺点，并重点介绍zigbee的各种应用
6、掌握温度、湿度、光照、PH值、二氧化碳等传感器的工作原理及通信接口
7、了解NB-IOT基本概念及移运BC95模块
8、熟悉CoAP协议在NB-IOT中的应用
9、掌握常用AT指定集
第八阶段：CortexA53 Linux平台驱动开发
1、了解ARM处理器基本特征及工作原理
2、掌握ARM裸机程序开发以及裸机编译工具的使用
3、嵌入式Bootloader原理分析及其移植
4、嵌入式Linux内核结构分析及其移植
5、掌握嵌入式Linux根文件系统组成分析及其制作过程
6、掌握嵌入式Linux三大类设备驱动基本概念
7、掌握Linux字符驱动框架及GPIO输入输出驱动
8、Linux中断机制处理及响应过程
9、Linux下SPI/IIC/UART串行通信技术驱动编写与应用
10、Linux下input设备驱动框架介绍
11、Linux下platform机制设备驱动框架介绍
12、Linux下kfifo缓冲机制、并发与竞态(如互斥锁与信息号等)讲解
13、Linux驱动中的阻塞与非阻塞
14、Linux下块设备驱动框架——RAMdisk驱动实例编写
15、USB设备硬件设计原理、驱动协议架构、驱动开以流程
16、了解Linux设备驱动模型(kobject、kset、子系统、底层sysfs操作、虚拟总线等)
第九阶段：项目实操
对于物联网的学习，很多小白无从下手，有了这个学习路线图，可以先从基础开始学习，慢慢加深。
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