Linux中断

X86 CPU硬件对中断的支持:

        中断分为外部硬件中断、软件INT n的陷进，还有一种称为异常，比如除以0.

        中断发生时必须通过中断向量表IDT，指针存放在寄存器IDTR里，intel称为“门”gate，有四种门，任务门、中断门、陷阱们、调用门。所谓的门跟之前的段差不多，就是8字节64位的空间。

任务门：

        有P标志（1在内存中，0不在），DPL（描述优先级别），3位类型码（101代表是任务门），还有16位TSS段（任务状态段）选择码。

首先中断发生后，在中断向量表中找相应项，如果是任务门，且通过的优先级检查，就把当前的进程的TSS保存起来，

再根据任务门的TSS选择码从GDT/LDT找到需要切换的任务的TSS并装载切换任务。

        TR寄存器用来保存当前任务的TSS，但是linux内核不采用以上方式切换任务。

       

其余三种门结构类似：

        有P标志，DPL, 类型码（110中断，111陷阱，100调用）， 还有D标志（1=32位，0=16位） ，段选择码，还有高16位和低16位的位移。     

中断门会在进入后把EFLAGS寄存器的IF置位，防止中断嵌套，陷阱门不会这么做。

       

        代码描述项类似段寄存器，是一个偏移（下标），在GDT（linux只用GDT）中找到相应段描述项，再根据偏移计算出中断服务程序的地址（在代码段中）。

        当cpu通过中断门找到代码段描述项，转入相应服务程序时，他的DPL会保存起来作为CPU的运行级别，从而实现保护模式。

   

        当INT指令产生中断后，先通过级别检查，低于等于当前CPU的运行级别才会产生中断。

中断时，把EFLAGS寄存器内容和CS/EIP压栈，异常的话错误码也压栈。

如果优先级低于当前的运行级别，CPU根据TR寄存器找到当前TSS，获取里面的对应级别的堆栈指针，替换老堆栈（替换SS和ESP），

并把老堆栈的指针压入新对战。

       

 

linux 中断

      首先初始化IDT，19个陷阱门，和系统固定的门，其他的门是许多队列，由irq_desc[]数组保存，该数组保存irq_desc_t类型的结构体。

数组的每一位保存一种主中断的链表，终端发生时，先执行总服务程序，再根据具体子设备号到所属队列里找特定服务程序。

        其他的存在interrupt[]的函数指针数组，数组的每一位保存相应的处理函数指针。

每个函数都差不多，主要是有2行：

pushl    $0x01-256

jmp    common_interrupt

可以看到所有中断都会先调用同一函数common_interrupt，只不过参数不同，这跟上面说的相符。

        irq_desc_t里有一个action函数列表用于控制该irq，例如enable、disable、ack、end等。

   

        使用request_irq()函数来注册中断服务（设备驱动一般都要通过此函数注册中断服务），注册后分配一个irqaction结构体，再调用setup_irq()函数来链入到中断请求队列。

中断服务号IRQX与中断向量不一样，IRQ0等于中断向量0x20

中断处理过程：

1、当CPU处于用户态运行时，中断到来，CPU从中断控制器（例i8259）取得中断向量，

2、根据中断向量从IDT里取到对应的中断门，根据中断门找到服务程序入口，这时候中断屏蔽标志已经置位了，CPU不能再响应其他中断。

3、中断服务程序属于内核，运行级别DPL为0，所以CPU从TR寄存器所指向的TSS里取得当前进程的内核堆栈（前面说了，TSS有2个堆栈，一个是用户态，一个系统态）

4、先到common_interrupt里做通用处理，主要是把寄存器入栈。系统状态的堆栈就是从物理地址0开始。