第一百三十五章：中断之道
合道期涉及内核源码：
一
林小源正在设备山脉的半山腰休息，忽然一声尖锐的啸声划破天空。
他猛地抬头，只见一道紫色的闪电从远处的一块巨石上迸发而出，直冲云霄。闪电在空中炸开，化作一道道电弧，向四面八方扩散。
"那是什么？！"林小源惊呼。
"中断。"守山老者平静地说，仿佛早已司空见惯。
话音未落，天空中出现了一个巨大的身影——一个身穿紫色铠甲的武神，手持一柄闪电长枪。他的铠甲上刻着一个数字：IRQ 10。
"我是中断控制器。"武神的声音如雷鸣，"硬件设备需要 attention 时，会通过我向 CPU 发出信号。CPU 收到信号后，暂停当前的工作，跳转到中断处理函数。"
武神挥动长枪，一道闪电击中了远处的一块石头——那是一块网卡设备。石头立刻亮了起来，发出嗡嗡的震动声。
"看到没有？"武神说，"网卡收到了数据包，它需要 CPU 来处理。于是它触发中断信号，通过中断控制器传给我，我再传给 CPU。整个过程不到一微秒。"
林小源感觉到脚下的地面微微震动——那是 CPU 响应中断时的"现场切换"。
/*
* 中断的类型:
*
* 1. 硬中断
* 硬件触发
* 通过中断控制器传递给 CPU
* 例: 网卡收到数据、磁盘完成 I/O
*
* 2. 软中断
* 软件触发
* 在中断上下文中执行
* 例: 网络收包处理、定时器
*
* 中断处理流程:
* 硬件触发中断
* ↓
* 中断控制器传递给 CPU
* ↓
* CPU 保存现场
* ↓
* 跳转到中断处理函数
* ↓
* 执行中断处理
* ↓
* 恢复现场
*
* 注册中断:
* request_irq(irq, handler, flags, name, dev_id)
*/
printf("=== 中断 — 硬件的呼唤 ===\n\n");
printf("中断的类型:\n\n");
printf("1. 硬中断:\n");
printf(" 硬件触发\n");
printf(" 通过中断控制器传递给 CPU\n");
printf(" 例: 网卡收到数据、磁盘完成 I/O\n\n");
printf("2. 软中断:\n");
printf(" 软件触发\n");
printf(" 在中断上下文中执行\n");
printf(" 例: 网络收包处理、定时器\n\n");
printf("--- 中断处理流程 ---\n");
printf("硬件触发中断\n");
printf(" ↓\n");
printf("中断控制器传递给 CPU\n");
printf(" ↓\n");
printf("CPU 保存现场\n");
printf(" ↓\n");
printf("跳转到中断处理函数\n");
printf(" ↓\n");
printf("执行中断处理\n");
printf(" ↓\n");
printf("恢复现场\n\n");
printf("--- 注册中断 ---\n");
printf("request_irq(irq, handler, flags, name, dev)\n");
printf(" irq: 中断号\n");
printf(" handler: 中断处理函数\n");
printf(" flags: IRQF_SHARED 等\n");
printf(" name: 设备名\n");
printf(" dev: 设备 ID\n\n");
printf("--- 中断处理函数 ---\n");
printf("irqreturn_t handler(int irq, void *dev) {\n");
printf(" // 读取设备状态\n");
printf(" // 处理中断事件\n");
printf(" // 清除中断标志\n");
printf(" return IRQ_HANDLED;\n");
printf("}\n\n");
printf("--- 中断的约束 ---\n");
printf("中断处理函数中不能:\n");
printf(" 休眠\n");
printf(" 获取可能休眠的锁\n");
printf(" 做耗时的操作\n");#include <stdio.h>
/*
* 中断的类型:
*
* 1. 硬中断
* 硬件触发
* 通过中断控制器传递给 CPU
* 例: 网卡收到数据、磁盘完成 I/O
*
* 2. 软中断
* 软件触发
* 在中断上下文中执行
* 例: 网络收包处理、定时器
*
* 中断处理流程:
* 硬件触发中断
* ↓
* 中断控制器传递给 CPU
* ↓
* CPU 保存现场
* ↓
* 跳转到中断处理函数
* ↓
* 执行中断处理
* ↓
* 恢复现场
*
* 注册中断:
* request_irq(irq, handler, flags, name, dev_id)
*/
int main() {
printf("=== 中断 — 硬件的呼唤 ===\n\n");
printf("中断的类型:\n\n");
printf("1. 硬中断:\n");
printf(" 硬件触发\n");
printf(" 通过中断控制器传递给 CPU\n");
printf(" 例: 网卡收到数据、磁盘完成 I/O\n\n");
printf("2. 软中断:\n");
printf(" 软件触发\n");
printf(" 在中断上下文中执行\n");
printf(" 例: 网络收包处理、定时器\n\n");
printf("--- 中断处理流程 ---\n");
printf("硬件触发中断\n");
printf(" ↓\n");
printf("中断控制器传递给 CPU\n");
printf(" ↓\n");
printf("CPU 保存现场\n");
printf(" ↓\n");
printf("跳转到中断处理函数\n");
printf(" ↓\n");
printf("执行中断处理\n");
printf(" ↓\n");
printf("恢复现场\n\n");
printf("--- 注册中断 ---\n");
printf("request_irq(irq, handler, flags, name, dev)\n");
printf(" irq: 中断号\n");
printf(" handler: 中断处理函数\n");
printf(" flags: IRQF_SHARED 等\n");
printf(" name: 设备名\n");
printf(" dev: 设备 ID\n\n");
printf("--- 中断处理函数 ---\n");
printf("irqreturn_t handler(int irq, void *dev) {\n");
printf(" // 读取设备状态\n");
printf(" // 处理中断事件\n");
printf(" // 清除中断标志\n");
printf(" return IRQ_HANDLED;\n");
printf("}\n\n");
printf("--- 中断的约束 ---\n");
printf("中断处理函数中不能:\n");
printf(" 休眠\n");
printf(" 获取可能休眠的锁\n");
printf(" 做耗时的操作\n");
return 0;
}二
"中断处理听起来很简单——设备叫一声，CPU 去处理一下。有什么难的？"林小源说。
武神的面色突然沉了下来。他把长枪往地上一顿，周围的空气都凝固了。
"难在约束。"武神压低声音，"中断处理函数在'中断上下文'中执行。你知道这意味着什么吗？"
林小源摇摇头。
"意味着你不能休眠。"武神一字一顿地说，"不能调用任何可能让当前执行流休眠的函数——不能获取 mutex，不能分配大块内存，不能做任何可能阻塞的操作。因为中断处理期间，CPU 的状态是特殊的——没有进程上下文，没有调度器保护。如果你休眠了，就没有人来唤醒你。"
林小源的脊背发凉。
"还不止这些。"武神继续说，"中断处理期间，其他中断可能被屏蔽。你每多花一微秒，就多一微秒的中断延迟。如果你的处理函数耗时太长，后面的中断就会丢失——设备的数据包收不到、磁盘的完成通知听不到。"
"所以中断处理要尽可能快。"林小源说。
"对。"武神点头，"读一下设备状态，清除中断标志，把数据拷贝到安全的地方——然后立刻返回。真正耗时的处理，留给下半部。"
三
"如果两个设备共用一个中断号呢？"林小源忽然想到一个问题。
武神的表情变得意味深长。他指向远处的两块石头——一块是网卡，一块是声卡。两块石头之间连着一根细细的线，线上刻着同一个数字：IRQ 11。
"共享中断。"武神说，"有时候中断号不够用，多个设备共享同一个中断号。当 IRQ 11 触发时，内核不知道是哪个设备发的——可能是网卡，可能是声卡，也可能两个都发了。"
"那怎么办？"
"每个中断处理函数都要检查——'是我的设备触发的吗？'"武神说，"读设备的状态寄存器，看中断标志位。如果是你的设备，处理它，返回 。如果不是，返回 ，让下一个处理函数来检查。"
林小源看着那两块共享中断号的石头，心想：共享听起来方便，但每次中断都要做额外的判断，性能会有所损耗。而且如果其中一个驱动有 bug，不清除自己的中断标志，就会反复触发中断——这就叫中断风暴，整个系统都会被拖垮。
"你想到点子上了。"武神仿佛看穿了他的心思，"共享中断是方便，但代价是信任——你必须相信跟你共享中断号的驱动是靠谱的。"
道藏笔记
内核启示
中断是硬件通知 CPU 的机制。
中断类型：
- 硬中断 — 硬件触发
- 软中断 — 软件触发
中断处理流程：
- 硬件触发 → 中断控制器 → CPU 保存现场 → 执行处理 → 恢复现场
中断的约束：
- 不能休眠
- 不能获取可能休眠的锁
- 应该尽可能快
中断是"呼唤"——让 CPU 响应硬件事件。
中断之试
中断处理函数确认自己已经处理完该中断时，本章返回的状态值是什么？