中断处理期间禁用中断

Question

当内核正在处理一个中断时，为什么会禁用其他中断？

如果错过了携带重要消息的中断会怎样？

- kesari

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有一些内核在中断处理程序中不禁用中断，并具有中断堆栈，允许高优先级中断打断低优先级中断。 - RRON

Answer 1

这可以防止“堆叠中断”导致内核栈溢出。同时也可以防止死锁和/或固定。

大多数硬件不会“丢失”中断。在中断期间，CPU的“中断标志”被清除，但中断控制器[一个单独的实体]仍然可用/启用以记录新的中断。如果CPU正在处理硬件_A的中断（在“中断服务例程”ISR_A中），则可以仍然断言硬件_B的中断。它将被中断控制器记住，但此时不会中断CPU。当ISR_A返回时，退出时重新启用中断标志，现在立即，ISR_B将被输入（并且其调用堆栈帧将从与ISR_A相同的内存位置开始）。

虽然中断不会丢失/丢弃，但ISR应尽可能短[快速执行]，以最小化延迟。换句话说，ISR_A不应该花费太长时间，以至于hardware_B将溢出某些内部状态/缓冲区[因为它继续累积数据等待ISR服务]。

最小化延迟是仔细设计内核和ISR设计的一部分。在Linux中，ISR可以分为ISR部分和“底半部分”或“tasklet”部分。ISR [禁用中断]只进行处理/使设备静止所需的最小操作（例如清除设备中的位，以防止其立即重新断言中断）。

然后，它启用相应的tasklet [以启用中断运行]执行可能需要更长时间的更繁琐的操作。尽管名称为tasklet，但它们不像在“ps”中显示的完整任务/进程那样。它们是将ISR必须执行的工作拆分的[非常]轻量级/高效方法，以最小化延迟。

- Craig Estey

Answer 2

让我们逐个问题来看。

为什么内核正在处理中断时会禁用中断？

虽然有许多类型的中断，例如I/O、定时器、看门狗、串口、外围设备和DMA，但让我们以I/O为例。我们将谈论一个原始案例并将其扩展到内核。

想象一下连接到CPU特定中断引脚的火警/传感器位0/1。 0是正常状态，1是火灾！然后，将配置该输入的中断为“电平触发”。传感器触发1的那一刻，ISR必须执行相关代码以启动警报或自动拨打消防局电话。进入ISR时应通常清除中断。如果未清除，则硬件将继续中断CPU，并且ISR内部的安全代码将永远不会执行。

此外，CPU需要维护其当前执行状态的堆栈。重复中断使情况变得复杂。

第二个例子是“边沿触发”或“过渡触发”。想象一下一系列位被送到输入线/引脚（NRZ编码）。如果ISR的工作是将这些位组装成单词（8、16、32等长度），则需要在周期中清除中断，将位组装到缓冲区中，并再次启用中断。不清除中断会导致一次过渡出现故障，将1位误认为2位。

因此，实践是设置和启用中断，如果被中断，则清除它，在相关位置执行ISR代码并重新启用中断。

内核本身是关键的代码段，调度程序（也是操作系统计时器、操作系统时钟）依赖于硬件定时器中断。CPU的硬件部分包含中断逻辑维护状态转换。它还具有用于启用、禁用、屏蔽和设置中断优先级的硬连线逻辑。

如果内核模块或驱动程序模块应安全地执行代码，则必须在执行处理程序之前禁用中断以获得确定性行为。

如果错过携带重要消息的中断会怎样？

中断处理不应太长（在重新启用中断之前）。根据中断频率和处理程序的复杂性，应正确设计代码。

- seshu

Answer 3

如果控制器断言了任何中断，由于INTR线正在处理第一个中断，它无法传递给CPU。

但更重要的是，中断可以传递给其他CPU，现在多CPU系统非常普遍。

并且作为第一次回复 - 始终保持中断处理程序小而轻量级。 可以采用任何底半部方法，如tasklet、workqueue、threaded IRQ，可以创建内核线程。您可以获得多个SOFT IRQ选项。

- Ashutosh Tiwari