Linux下如何强制中断一个程序的执行（利用按键，而不是kill命令）_CMS教程

Linux下强制中断一个程序的执行使用键盘按键可以有多种方法。

1、CTRL+C键，这相当于发送Terminal信息到当前的程序。比如下图，在通过find命令查找名称带3b76的文件，可以直接按ctrl+c键结束掉循环。

2、CTRL+Z键，这是暂停键，暂停程序执行。可以再通过fg命令返回重新运行被暂停的程序。比如下图，在mysql中执行命令，这时候希望查询一下当前目录下的文件，就可以按CTRL+Z，然后执行完ls命令后，再执行fg命令即可回到mysql中。

3、CTRL+D键，发送exit信号，退出程序，比CTRL+C要温柔一些，比如下图，退出phython35就可以按CTRL+D键。

一、中断处理为什么要下半部？

Linux在中断处理中间中断处理分了上半部和下半部，目的就是提高系统的响应能力和并发能力。通俗一点来讲：当一个中断产生，调用该中断对应的处理程序(上半部)然后告诉系统，对应的后半部可以执行了。然后中断处理程序就返回，下半部会在合适的时机有系统调用。这样一来就大大的减少了中断处理所需要的时间。

二、那些工作应该放在上半部，那些应该放在下半部？

没有严格的规则，只有一些提示：

1、对时间非常敏感，放在上半部。

2、与硬件相关的，放在上半部。

3、不能被其他中断打断的工作，放在上半部。

以上三点之外的，考虑放在下半部。

三、下半部机制在Linux中是怎么实现的？

下半部在Linux中有以下实现机制：

1、BH(在25中删除)

2、任务队列(task queue，在25删除)

3、软中断(softirq，23开始。本文重点)

4、tasklet(23开始)

5、工作队列(work queue，25开始)

四、软中断是怎么实现的(以下代码出自2632)？

软中断不会抢占另外一个软中断，唯一可以抢占软中断的是中断处理程序。

软中断可以在不同CPU上并发执行(哪怕是同一个软中断)

1、软中断是编译期间静态分配的，定义如下：

struct softirq_action { void (action)(struct softirq_action ); };

PLEASE, avoid to allocate new softirqs, if you need not _really_ high

frequency threaded job scheduling For almost all the purposes

tasklets are more than enough Fe all serial device BHs et

al should be converted to tasklets, not to softirqs

enum {

HI_SOFTIRQ=0,

TIMER_SOFTIRQ,

NET_TX_SOFTIRQ,

NET_RX_SOFTIRQ,

BLOCK_SOFTIRQ,

BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ,

TASKLET_SOFTIRQ,

SCHED_SOFTIRQ,

HRTIMER_SOFTIRQ,

RCU_SOFTIRQ, / Preferable RCU should always be the last softirq /

NR_SOFTIRQS

};

map softirq index to softirq name update 'softirq_to_name' in kernel/softirqc when adding a new softirq

extern char softirq_to_name[NR_SOFTIRQS];

static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS] __cacheline_aligned_in_smp;

说明：

(1)、软中断的个数书上说是32，看来到这个版本已经发生变化了。

(2)、void (action)(struct softirq_action );传递整个结构体指针在于当结构体成员发生变化是，接口不变。

2、系统执行软中断一个注册的软中断必须被标记后才会执行(触发软中断)，通常中断处理程序会在返回前标记它的软中断。在下列地方，待处理的软中断会被执行：

(1)、从一个硬件中断代码处返回。

(2)、在ksoftirqd内核线程。

(3)、在那些显示检查和执行待处理的软中断代码中。

ksoftirqd说明：

每个处理器都有一个这样的线程。所有线程的名字都叫做ksoftirq/n，区别在于n，它对应的是处理器的编号。在一个双CPU的机器上就有两个这样的线程，分别叫做ksoftirqd/0和ksoftirqd/1。为了保证只要有空闲的处理器，它们就会处理软中断，所以给每个处理器都分配一个这样的线程。

执行软中断的代码如下：

asmlinkage void __do_softirq(void)

{

struct softirq_action h;

__u32 pending;

int max_restart = MAX_SOFTIRQ_RESTART;

int cpu;

pending = local_softirq_pending();

account_system_vtime(current);

__local_bh_disable((unsigned long)__builtin_return_address(0));

lockdep_softirq_enter();

cpu = smp_processor_id();

restart:

/ Reset the pending bitmask before enabling irqs /

set_softirq_pending(0);

local_irq_enable();

h = softirq_vec;

do {

if (pending & 1) {

int prev_count = preempt_count();

kstat_incr_softirqs_this_cpu(h - softirq_vec);

trace_softirq_entry(h, softirq_vec);

h->action(h);

trace_softirq_exit(h, softirq_vec);

if (unlikely(prev_count != preempt_count())) {

printk(KERN_ERR "huh, entered softirq %td %s %p"

"with preempt_count %08x,"

" exited with %08x\n", h - softirq_vec,

softirq_to_name[h - softirq_vec],

h->action, prev_count, preempt_count());

preempt_count() = prev_count;

}

rcu_bh_qs(cpu);

}

h++;

pending >>= 1;

} while (pending);

local_irq_disable();

pending = local_softirq_pending();

if (pending && --max_restart)

goto restart;

if (pending)

wakeup_softirqd();

lockdep_softirq_exit();

account_system_vtime(current);

_local_bh_enable();

}

3、编写自己的软中断

(1)、分配索引，在HI_SOFTIRQ与NR_SOFTIRQS中间添加自己的索引号。

(2)、注册处理程序，处理程序：open_softirq(索引号，处理函数)。

(3)、触发你的软中断：raise_softirq(索引号)。

4、软中断处理程序注意

(1)、软中断处理程序执行的时候，允许响应中断，但自己不能休眠。

(2)、如果软中断在执行的时候再次触发，则别的处理器可以同时执行，所以加锁很关键。

中断与定时器:

中断的概念:指CPU在执行过程中，出现某些突发事件急待处理，CPU暂停执行当前程序，转去处理突发事件

，处理完后CPU又返回原程序被中断的位置继续执行

中断的分类:内部中断和外部中断

内部中断:中断源来自CPU内部(软件中断指令、溢出、触发错误等)

外部中断:中断源来自CPU外部，由外设提出请求

屏蔽中断和不可屏蔽中断:

可屏蔽中断:可以通过屏蔽字被屏蔽，屏蔽后，该中断不再得到响应

不可平布中断:不能被屏蔽

向量中断和非向量中断:

向量中断:CPU通常为不同的中断分配不同的中断号，当检测到某中断号的中断到来后，就自动跳转到与该中断号对应的地址执行

非向量中断:多个中断共享一个入口地址。进入该入口地址后再通过软件判断中断标志来识别具体哪个是中断

也就是说向量中断由软件提供中断服务程序入口地址，非向量中断由软件提供中断入口地址

/典型的非向量中断首先会判断中断源，然后调用不同中断源的中断处理程序/

irq_handler()

{

int int_src = read_int_status();/读硬件的中断相关寄存器/

switch(int_src){//判断中断标志

case DEV_A:

dev_a_handler();

break;

case DEV_B:

dev_b_handler();

break;

default:

break;

}

定时器中断原理:

定时器在硬件上也以来中断，PIT(可编程间隔定时器)接收一个时钟输入，

当时钟脉冲到来时，将目前计数值增1并与已经设置的计数值比较，若相等，证明计数周期满，产生定时器中断，并

复位计数值。

如下图所示:

Linux中断处理程序架构:

Linux将中断分为:顶半部(top half)和底半部(bottom half)

顶板部:完成尽可能少的比较紧急的功能，它往往只是简单的读取寄存器中的中断状态并清除中断标志后就进行

“登记中断”(也就是将底半部处理程序挂在到设备的底半部执行队列中)的工作

特点：响应速度快

底半部:中断处理的大部分工作都在底半部，它几乎做了中断处理程序的所有事情。

特点：处理相对来说不是非常紧急的事件

小知识:Linux中查看/proc/interrupts文件可以获得系统中断的统计信息。

如下图所示:

第一列是中断号第二列是向CPU产生该中断的次数

介绍完相关基础概念后，让我们一起来探讨一下Linux中断编程

Linux中断编程:

1申请和释放中断

申请中断:

int request_irq(unsigned int irq,irq_handler_t handler,

unsigned long irqflags,const char devname,void dev_id)

参数介绍:irq是要申请的硬件中断号

handler是向系统登记的中断处理程序(顶半部)，是一个回调函数，中断发生时，系统调用它，将

dev_id参数传递给它

irqflags:是中断处理的属性,可以指定中断的触发方式和处理方式:

触发方式:IRQF_TRIGGER_RISING、IRQF_TRIGGER_FALLING、IRQF_TRIGGER_HIGH、IRQF_TRIGGER_LOW

处理方式:IRQF_DISABLE表明中断处理程序是快速处理程序，快速处理程序被调用时屏蔽所有中断

IRQF_SHARED表示多个设备共享中断,dev_id在中断共享时会用到，一般设置为NULL

返回值:为0表示成功，返回-EINVAL表示中断号无效，返回-EBUSY表示中断已经被占用，且不能共享

顶半部的handler的类型irq_handler_t定义为

typedef irqreturn_t (irq_handler_t)(int,void);

typedef int irqreturn_t;

2释放IRQ

有请求当然就有释放了

void free_irq(unsigned int irq,void dev_id);

参数定义与request_irq类似

3使能和屏蔽中断

void disable_irq(int irq);//等待目前中断处理完成(最好别在顶板部使用，你懂得)

void disable_irq_nosync(int irq);//立即返回

void enable_irq(int irq);//

4屏蔽本CPU内所有中断:

#define local_irq_save(flags)//禁止中断并保存状态

void local_irq_disable(void);//禁止中断，不保存状态

下面来分别介绍一下顶半部和底半部的实现机制

底半部机制:

简介:底半部机制主要有tasklet、工作队列和软中断

1底半部是想方法之一tasklet

(1)我们需要定义tasklet机器处理器并将两者关联

例如:

void my_tasklet_func(unsigned long);/定义一个处理函数/

DECLARE_TASKLET(my_tasklet,my_tasklet_func,data);

/上述代码定义了名为my_tasklet的tasklet并将其余

my_tasklet_func()函数绑定，传入的参数为data/

(2)调度

tasklet_schedule(&my_tasklet);

//使用此函数就能在是当的时候进行调度运行

tasklet使用模板:

/定义tasklet和底半部函数并关联/

void xxx_do_tasklet(unsigned long);

DECLARE_TASKLET(xxx_tasklet,xxx_do_tasklet,0);

/中断处理底半部/

void xxx_do_tasklet(unsigned long)

{

}

/中断处理顶半部/

irqreturn_t xxx_interrupt(int irq,void dev_id)

{

tasklet_schedule(&xxx_tasklet);//调度地板部

}

/设备驱动模块加载函数/

int __init xxx_init(void)

{

/申请中断/

result = request_irq(xxx_irq,xxx_interrupt,

IRQF_DISABLED,"xxx",NULL);

return IRQ_HANDLED;

}

/设备驱动模块卸载函数/

void __exit xxx_exit(void)

{

/释放中断/

free_irq(xxx_irq,xxx_interrupt);

}

2底半部实现方法之二---工作队列

使用方法和tasklet类似

Linux下如何强制中断一个程序的执行（利用按键，而不是kill命令）

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