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隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也日益復(fù)雜。為了處理各種不同的任務(wù)，CPU必須在運(yùn)行過程中響應(yīng)各種硬件設(shè)備的中斷，喚醒相應(yīng)的中斷處理程序進(jìn)行相應(yīng)的處理。在Linux操作系統(tǒng)中，中斷處理是非常重要的，它可以提高系統(tǒng)的性能和可靠性。而用戶態(tài)處理中斷技術(shù)可以幫助我們更好地控制和優(yōu)化系統(tǒng)的中斷處理過程。在本文中，我們將探討這種技術(shù)。
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什么是用戶態(tài)處理中斷技術(shù)？
中斷處理是指CPU停止當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程，轉(zhuǎn)而響應(yīng)硬件中斷請求，并執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序。在Linux中，中斷處理程序通常運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)。但是，由于內(nèi)核態(tài)是操作系統(tǒng)的核心部分，因此在內(nèi)核態(tài)運(yùn)行會使得代碼難以調(diào)試、維護(hù)以及優(yōu)化。同時，內(nèi)核態(tài)運(yùn)行也會占用大量的系統(tǒng)資源。于是，Linux提供了用戶態(tài)處理中斷技術(shù)，允許我們在用戶態(tài)運(yùn)行中斷處理程序。
用戶態(tài)處理中斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)的核心是IO計(jì)算、數(shù)據(jù)處理和消息傳遞。當(dāng)硬件設(shè)備發(fā)出中斷請求時，內(nèi)核會通過IO計(jì)算將中斷請求消息傳遞給用戶態(tài)中斷處理程序。而用戶態(tài)中斷處理程序則可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理然后將處理結(jié)果返回給內(nèi)核態(tài)。內(nèi)核態(tài)將數(shù)據(jù)處理結(jié)果發(fā)送給硬件設(shè)備，完成對中斷請求的響應(yīng)。
用戶態(tài)處理中斷技術(shù)的優(yōu)勢
相比于內(nèi)核態(tài)運(yùn)行，用戶態(tài)處理中斷技術(shù)有以下幾個優(yōu)勢：
1. 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在內(nèi)核態(tài)運(yùn)行時，中斷處理程序可以直接訪問內(nèi)存和硬件設(shè)備，從而增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。而用戶態(tài)處理中斷技術(shù)通過消息傳遞機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，避免了內(nèi)存直接訪問，提高了系統(tǒng)的可靠性。
2. 減少對硬件設(shè)備的影響。在內(nèi)核態(tài)運(yùn)行時，中斷處理程序會占用大量的系統(tǒng)資源，從而影響了系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。而用戶態(tài)處理中斷技術(shù)可以減少對硬件設(shè)備的影響，從而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
3. 方便調(diào)試和維護(hù)。用戶態(tài)處理中斷技術(shù)的中斷處理程序運(yùn)行在用戶態(tài)，可以通過調(diào)試工具進(jìn)行調(diào)試和維護(hù)。而在內(nèi)核態(tài)運(yùn)行的中斷處理程序則需要借助專用的調(diào)試工具。
用戶態(tài)處理中斷技術(shù)的應(yīng)用場景
用戶態(tài)處理中斷技術(shù)在以下場景中得到廣泛應(yīng)用：
1. 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)男适欠浅Ｖ匾?，而用戶態(tài)處理中斷技術(shù)可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩瑥亩岣呔W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的性能。
2. 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用。在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理是非常重要的。用戶態(tài)處理中斷技術(shù)可以通過數(shù)據(jù)處理操作，提高數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的性能。
3. 科學(xué)計(jì)算應(yīng)用。在科學(xué)計(jì)算應(yīng)用中，對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算是非常重要的。用戶態(tài)處理中斷技術(shù)可以通過數(shù)據(jù)處理操作，提高科學(xué)計(jì)算應(yīng)用的性能。
在本文中，我們通過對Linux用戶態(tài)處理中斷技術(shù)的探討，了解到這種技術(shù)能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性、減少對硬件設(shè)備的影響以及方便調(diào)試和維護(hù)等優(yōu)勢。同時，我們也了解到用戶態(tài)處理中斷技術(shù)的應(yīng)用場景，包括網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用和科學(xué)計(jì)算應(yīng)用等。相信在未來的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，用戶態(tài)處理中斷技術(shù)將得到越來越廣泛的應(yīng)用。
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FPGA每隔100us給運(yùn)行l(wèi)inux的ARM一個中斷，要求在20us內(nèi)響應(yīng)中斷，并讀走2023*16bit的數(shù)據(jù)。
目前主要的問題是，當(dāng)系統(tǒng)同時發(fā)生多個中斷時，會嚴(yán)重影響linux對FPGA中斷的響應(yīng)時間。如何解決？
1、首先想到了ARM的FIQ，它可以打斷IRQ中斷服務(wù)程序，保證對外部FIQ的及時響應(yīng)。但是發(fā)現(xiàn)linux只實(shí)現(xiàn)了IRQ，沒有顯示FIQ。
linux是從devicetree讀取中斷號，加入中斷向量表的。
interrupts = ;中的之一個字段0表示非共享中斷，非零表示共享中斷，SDK產(chǎn)生的dts統(tǒng)一為0，此時第二字段的值比XPS中的小32；如果之一字段非零，則第二字段比XPS小16.
最后字段表示中斷的觸發(fā)方式。
IRQ_TYPE_EDGE_RISING =0x,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING =0x,
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH =0x,
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW =0x,
很明顯，devicetree根本沒有提供通知linux有FIQ的渠道。
2、再來看linux的IRQ
linux的中斷分為上半部清伏和下半部，上半部運(yùn)行在IRQ模式，會屏蔽所有中斷，下半部運(yùn)行在SVC模式，會重新打開中斷。
也就是說，當(dāng)一個中斷的上半部正在運(yùn)行時（不能再次響應(yīng)中斷），F(xiàn)PGA的中斷是不能被linux響應(yīng)的；
反過來，當(dāng)FPGA中斷的上半部正在運(yùn)行時（不能再次響應(yīng)中斷），其他的中斷也不能被linux響應(yīng)；
unsigned long flags;
…
local_irq_save(flags);
….
local_irq_restore(flags);
3.
ARM有七種模式，我們這里只討論SVC、IRQ和FIQ模式。
我們可以假設(shè)ARM核心有兩根中斷引腳（實(shí)際上是看不見的），一根叫 irq pin, 一根叫fiq pin.
在ARM的cpsr中，有一個I位和一個F位，分別用來禁止IRQ和FIQ的。
先不說中斷控制器，只說ARM核心。正常情況下，ARM核都只是機(jī)械地隨著pc的指示去做事情，當(dāng)CPSR中的I和F位為1的時候，IRQ和FIQ全部處于禁止?fàn)顟B(tài)。無論你在irq
pin和fiq pin上面發(fā)什么樣的中斷信號，ARM是不會理你的，你根本不能打斷他，因?yàn)樗@了，眼也瞎了。
在I位和F位為0的時候，當(dāng)irq
pin上有中斷信號過來的時候，就會打斷arm的當(dāng)前工作，并且切換到IRQ模式下，并且跳到相應(yīng)的異常向量表（vector)位置去執(zhí)行代碼。這個過程是自動的，但是返回到被中斷打斷的地方就得您親自動手了。當(dāng)你跳到異常向量表，處于IRQ的模式的時候，這個時候如果irq
pin上面又來中斷信號了，這個時候ARM不會理你的，irq
pin就跟秘書一樣，ARM核心就像老板，老板本來在做事，結(jié)果來了一個客戶，秘書打斷它，讓客戶進(jìn)去了。而轎櫻這個時候再來一個客戶，要么秘書不斷去敲門問，要么客戶走人。老板之一個客戶沒有會見完，是不會理你的。
但是有一種情況例外，當(dāng)ARM處在IRQ模式，這個時候fiq pin來了一個中斷信號，fiq
pin是什么？是快速中斷呀，比如是公安局的來查刑事案件，那才不管你老板是不是在會見閉正叢客戶，直接打斷，進(jìn)入到fiq模式下，并且跳到相應(yīng)的fiq的異常向量表處去執(zhí)行代碼。那如果當(dāng)ARM處理FIQ模式，fiq
pin又來中斷信號，又就是又一批公安來了，那沒戲，都是執(zhí)法人員，你打不斷我。那如果這個時候irq
pin來了呢？來了也不理呀，正在辦案，還敢來妨礙公務(wù)。
所以得出一個結(jié)論： IRQ模式只能被FIQ模式打斷，F(xiàn)IQ模式下誰也打不斷。
在打不斷的情況下，irq pin 或 fiq pin隨便你怎么發(fā)中斷信號，都是白發(fā)。
所以除了fiq能打斷irq以外，根本沒有所謂中斷嵌套的情況。
Linux不用FIQ,只用到了IRQ。但是我們有時候一個中斷需要處理很長時間，那我們就需要占用IRQ模式那么長的時間嗎？沒有，linux在IRQ模式下只是簡單的記錄是什么中斷，馬上就切換回了SVC模式，換句話說，Linux的中斷處理都是在SVC模式下處理的。
只不過SVC模式下的ISR上半部關(guān)閉了當(dāng)前中斷線，下半部才重新打開
Linux幾種中斷信號的區(qū)別：HUP，INT，KILL，TERM，TSTP
HUP終端斷線
INT中斷（同 Ctrl + C）
QUIT退出（同 Ctrl + \）
TERM終止
KILL強(qiáng)制終止
CONT繼續(xù)（與STOP相反， fg/bg命令）
STOP暫停（同 Ctrl + Z）
INT—-是當(dāng)用戶鍵入時由終端驅(qū)動程序發(fā)送的信號.這是一個終止當(dāng)前操作的請求.如果捕獲了這個信號,一些簡單的程序應(yīng)該退出,或者允許自給被終止,這也是程序沒有捕獲到這個信號時的默認(rèn)處理方法.擁有命令行或者輸入模式的那些昌鄭程序應(yīng)該停止它們在做的事情,清除狀態(tài),并等饑迅鋒待用戶的再次輸入.
TERM—-是請求徹底終止某項(xiàng)執(zhí)行操作.它期望接收進(jìn)程清除自給的狀態(tài)并退出
HUP—- 有兩種解釋.
1,他被許多守護(hù)進(jìn)程理解為一個重新設(shè)置的請求.如果一個進(jìn)程不用重新啟動就能重新讀取它的配置文件并調(diào)整自給以適應(yīng)變化的話,那么HUP通常來觸發(fā)這種行為.
2.HUP信號有時候又終端驅(qū)動程序生成,試圖來”清除”(“終止”)跟某個特定終端相連的那些進(jìn)程.例如:某個終端會話結(jié)束時,或者當(dāng)調(diào)制解調(diào)器被掛斷時,shell后臺不接受HUP的信號的爛晌影響.有的的用戶可以使用nohup來模仿這種行為.
QUIT和TERM類似—-不同的是:它會生成內(nèi)存轉(zhuǎn)儲
Linux的HUP，INT，KILL，TERM，TSTP中斷信號區(qū)別為：鍵入不同、對應(yīng)操作不同、啟用不同。
一、鍵入不同
1、HUP中斷信號：HUP中斷信號是當(dāng)用戶鍵入時由終端
驅(qū)動程序
發(fā)送的信號。
2、INT中斷信號：INT中斷信號是當(dāng)用戶鍵入時由終端驅(qū)動程序發(fā)送的信號。
3、KILL中斷信號：KILL中斷信號是當(dāng)用戶鍵入時由終端驅(qū)動程序發(fā)送的信號。
4、TERM中斷信號：TERM中斷信號是當(dāng)用戶鍵入時由終端驅(qū)動程序發(fā)送的信號。
5、TSTP中斷信號：TSTP中斷信號是當(dāng)用戶鍵入時由終端驅(qū)動程序發(fā)送的信號。二、對應(yīng)操作不同
1、HUP中斷信號：HUP中斷信號的對應(yīng)操作為讓進(jìn)程掛起，睡眠。
2、INT中斷信號：INT中斷信號的對應(yīng)操作為正常關(guān)閉所有進(jìn)程。
3、KILL中斷信號：KILL中斷信號的對應(yīng)操作為強(qiáng)制關(guān)閉所有進(jìn)程。
4、TERM中斷信號：TERM中斷信號的對應(yīng)操作為正常的退出進(jìn)程。
5、TSTP中斷信號：TSTP中斷信號滲枯大的對應(yīng)操作為暫時停用進(jìn)程。
三、啟用不同
1、HUP中斷信號：HUP中斷信號發(fā)送后，可以重新被用戶再次輸入恢復(fù)啟用進(jìn)程。
2、INT中斷信號：INT中斷信號發(fā)送后，不可以重新被用戶再次輸入恢復(fù)啟用進(jìn)程。
3、KILL中斷信號：KILL中斷信號發(fā)送后，不可以重新被用戶再次輸入恢復(fù)啟用進(jìn)程。
4、TERM中斷信號：TERM中斷信號發(fā)送后，可以重新被用戶再次輸入啟用進(jìn)程。
5、TSTP中斷信號：TSTP中斷信叢豎號發(fā)送后，可以重新被用戶再次輸入繼續(xù)使用進(jìn)敗仔程。
區(qū)別具體如下：
1、鍵入不同
①HUP中斷信號：HUP中斷信號是當(dāng)用戶鍵入時由終端驅(qū)動程序發(fā)送的信號。
②INT中斷信號：INT中斷信號是當(dāng)用戶鍵入時由終端驅(qū)動程序發(fā)送的信號。
③KILL中斷信號：KILL中斷信號是當(dāng)用戶鍵入時由終端驅(qū)動程序發(fā)送的信號。
④TERM中斷信號：TERM中斷信號是當(dāng)用戶鍵入時由終端驅(qū)動程序發(fā)送的信號。
⑤TSTP中斷信號：TSTP中斷信號是當(dāng)用戶鍵入時由終端驅(qū)動程序發(fā)送的信號。
2、對應(yīng)操作不同
①HUP中斷信號：HUP中斷信號的對應(yīng)操作為讓進(jìn)程掛起，睡眠。
②INT中斷信號：INT中斷信號的對應(yīng)操作為正常關(guān)閉所有進(jìn)程。
③KILL中斷信號：KILL中斷信號的對應(yīng)操作為強(qiáng)制關(guān)閉所有進(jìn)程。
④TERM中斷信號：TERM中斷信號的對應(yīng)操作為正常的退出進(jìn)程。
⑤TSTP中斷信號：TSTP中斷信號的對應(yīng)操作為暫時停用進(jìn)程。
3、啟用不同
①HUP中斷信號：HUP中斷信號發(fā)送后，可以重新被用戶再次輸入恢復(fù)啟用進(jìn)程。
②INT中斷信號：INT中斷信號發(fā)送后，不可以重新被用戶再次輸入恢復(fù)啟清悉扮用進(jìn)程。
③KILL中斷信號：KILL中斷信號發(fā)送后，不可以重新被用戶再次輸入恢復(fù)啟用進(jìn)程。
④TERM中斷信號：TERM中斷信號發(fā)送后，可以重新被用戶再次輸入答灶啟用進(jìn)程。陸知
⑤TSTP中斷信號：TSTP中斷信號發(fā)送后，可以重新被用戶再次輸入繼續(xù)使用進(jìn)程。
HUP是讓進(jìn)程掛起，睡眠
INT 中斷遲老祥（同 Ctrl + C）碼搏
kill 六親不含高認(rèn)的殺掉
term正常的退出進(jìn)程
TSTP 停止位
而kill -15是正常殺掉？州拿 他們?nèi)咧g有什么區(qū)別？謝謝！ ctrl+c是終止當(dāng)前在終棗戚端窗凳跡陵口中運(yùn)行的命令或腳本， kill -9 pid，是不顧后果的強(qiáng)制終止(,
linux 用戶態(tài)處理中斷的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內(nèi)容，更多關(guān)于linux 用戶態(tài)處理中斷,探秘Linux用戶態(tài)處理中斷技術(shù),Linux如何及時響應(yīng)外部中斷,Linux幾種中斷信號的區(qū)別：HUP，INT，KILL，TERM，TSTP的信息別忘了在本站進(jìn)行查找喔。
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