Linux 内核软中断(softirq)执行分析
Author: sinister
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Date: 2007-01-11
本文对 Linux 内核软中断的执行流程进行了分析，并尽可能的结合当前运
行环境详细地写出我的理解，但这并不表明我的理解一定正确。这本是论坛
里的一篇帖子，发出来是为了抛砖引玉，如果您在阅读本文时发现了我的错
误，还望得到您的指正。
今天无意中看了眼 2.6 内核的软中断实现，发现和以前我看到的大不相同
（以前也是走马观花，不大仔细），可以说改动很大。连 softirq 的调用
点都不一样了，以前是三个调用点，今天搜索了一下源代码，发现在多出了
ksoftirqd 后，softirq 在系统中的调用点仅是在 ISR 返回时和使用了
local_bh_enable() 函数后被调用了。网卡部分的显示调用，我觉得应该不
算是系统中的调用点。ksoftirqd 返回去调用 do_softirq() 函数应该也只
能算是其中的一个分支，因为其本身从源头上来讲也还是在 ISR 返回时
irq_exit() 调用的。这样一来就和前些日子写的那份笔记（Windows/Linux
/Solaris 软中断机制）里介绍的 Linux 内核部分的软中断有出处了， ......
在学习APUE时学习信号编程，很多地方不是理解，便查阅了网络上的相关资料，最常见的一句话就是“信号是中断机制的一种模拟”，既然提到了中断，那就首先了解了一下中断的具体分类以及实现，最后再找出中断和信号的区别。
LINUX中断机制与信号
中断和异常
l
中 断（也称硬件中断）
定义
：中断是由其他硬件设备依照CPU
时钟周期信号随机产生的。
分类
： 可屏蔽中断
非可屏蔽中断
来源：
间隔定时器和I/O
l
异 常（也称软件中断）
定义
：当指令执行时由
CPU控制单元
产生的，异常也称为“异步中断”是因为只有在 一条指令终止执行后CPU
才会发出中断。
分类
： 处理器探测到的异常
²
故障
²
陷阱
²
异常终止
编程异常(
也称软中断
)
²
int指令
来源：
程序的错误产生的
内核必须处理的异常(
例如：缺页和内核服务的请求
-int)
异常处理
l
当发生异常时，CPU
控制单元产生一个硬件出错码。
l
CPU根据该中断吗找到中断向量表内的对应向量，根据该向量转到中断处理程序。
l
中断处理程序处理完之后向当前进程� ......
信号是Linux编程中非常重要的部分，本文将详细介绍信号机制的基本概念、Linux对信号机制的大致实现方法、如何使用信号，以及有关信号的几个系统
调用。
信号机制是进程之间相互传递消息的一种方法，信号全称为软中断信号，也有人称作软中断。从它的命名可以看出，它的实质和使用很象中断。所以，信号可以说是
进程控制的一部分。
一、信号的基本概念
本节先介绍信号的一些基本概念，然后给出一些基本的信号类型和信号对应的事件。基本概念对于理解和使用信号，对于理解信号机制都特别重要。下面就来看看什
么是信号。
1、基本概念
软中断信号（signal，又简称为信号）用来通知进程发生了异步事件。进程之间可以互相通过系统调用kill发送软中断信号。内核也可以因为内部事件而
给进程发送信号，通知进程发生了某个事件。注意，信号只是用来通知某进程发生了什么事件，并不给该进程传递任何数据。
......
二、信 号 机 制
上 一节中介绍了信号的基本概念，在这一节中，我们将介绍内核如何实现信号机制。即内核如何向一个进程发送信号、进程如何接收一个信号、进程怎样控制自己对信 号的反应、内核在什么时机处理和怎样处理进程收到的信号。还要介绍一下setjmp和longjmp在信号中起到的作用。
1、内核对信号的基本处理方法
内 核给一个进程发送软中断信号的方法，是在进程所在的进程表项的信号域设置对应于该信号的位。这里要补充的是，如果信号发送给一个正在睡眠的进程，那么要看 该进程进入睡眠的优先级，如果进程睡眠在可被中断的优先级上，则唤醒进程；否则仅设置进程表中信号域相应的位，而不唤醒进程。这一点比较重要，因为进程检 查是否收到信号的时机是：一个进程在即将从内核态返回到用户态时；或者，在一个进程要进入或离开一个适当的低调度优先级睡眠状态时。
内核处理一个进程收到的信号的时机是在一个进程从内核态返回用户态时。所以，当一个进程在内核态下运行时，软中断信号并不立即起作用，要等到将返回用户态时才处理。进程只有处理完信号才会返回用户态，进程在用户态下不会有未处理完的信号。
内 核处理一个进程� ......
前面两节已经介绍了有关信号的大部分知
识。这一节我们来了解一下这些系统调用。其中，系统调用signal是进程用来设定某个信号的处理方法，系统调用kill是用来发送信号给指定进程的。这
两个调用可以形成信号的基本操作。后两个调用pause和alarm是通过信号实现的进程暂停和定时器，调用alarm是通过信号通知进程定时器到时。所
以在这里，我们还要介绍这两个调用。
1、signal 系统调用
系统调用signal用来设定某个信号的处理方法。该调用声明的格式如下：
void (*signal(int signum, void (*handler)(int)))(int);
在使用该调用的进程中加入以下头文件：
#include <signal.h>
上述声明格式比较复杂，如果不清楚如何使用，也可以通过下面这种类型定义的格式来使用（POSIX的定义）：
typedef void (*sighandler_t)(int);
......
4、alarm和 setitimer系统调用
系统调用alarm的功能是设置一个定时器，当定时器计时到达时，将发出一个信号给进程。该调用的声明格式如下：
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
在使用该调用的进程中加入以下头文件：
#include <unistd.h>
系
统调用alarm安排内核为调用进程在指定的seconds秒后发出一个SIGALRM的信号。如果指定的参数seconds为0，则不再发送
SIGALRM信号。后一次设定将取消前一次的设定。该调用返回值为上次定时调用到发送之间剩余的时间，或者因为没有前一次定时调用而返回0。
注意，在使用时，alarm只设定为发送一次信号，如果要多次发送，就要多次使用alarm调用。
对于alarm，这里不再举例。现在的系统中很多程序不再使用alarm调用，而是使用setitimer调用来设置定时器，用getitimer来得到
定时器的状� ......
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