中断

什么是中断

中文教材上对 “中断” 的定义太生硬了，简单的说就是，每个硬件设备（如：硬盘、网卡等）都需要和 CPU 有某种形式的通信以便 CPU 及时知道发生了什么事情，这样 CPU 可能就会放下手中的事情去处理应急事件，硬件设备主动打扰 CPU 的现象就可称为硬件中断，就像你正在工作的时候受到 QQ 干扰一样，一次 QQ 摇头就可以被称为中断。

中断是一种比较好的 CPU 和硬件沟通的方式，还有一种方式叫做轮询（polling），就是让 CPU 定时对硬件状态进行查询然后做相应处理，就好像你每隔5分钟去检查一下 QQ 看看有没有人找你一样，这种方式是不是很浪费你（CPU）的时间？所以中断是硬件主动的方式，比轮询（CPU 主动）更有效一些。

好了，这里又有了一个问题，每个硬件设备都中断，那么如何区分不同硬件呢？不同设备同时中断如何知道哪个中断是来自硬盘、哪个来自网卡呢？这个很容易，不是每个 QQ 号码都不相同吗？同样的，系统上的每个硬件设备都会被分配一个 IRQ 号，通过这个唯一的 IRQ 号就能区别张三和李四了。

在计算机里，中断是一种电信号，由硬件产生，并直接送到中断控制器（如 8259A）上，然后再由中断控制器向 CPU 发送信号，CPU 检测到该信号后，就中断当前的工作转而去处理中断。然后，处理器会通知操作系统已经产生中断，这样操作系统就会对这个中断进行适当的处理。现在来看一下中断控制器，常见的中断控制器有两种：可编程中断控制器 8259A 和高级可编程中断控制器（APIC），中断控制器应该在大学的硬件接口和计算机体系结构的相关课程中都学过。传统的 8259A 只适合单 CPU 的情况，现在都是多 CPU 多核的 SMP 体系，所以为了充分利用 SMP 体系结构、把中断传递给系统上的每个 CPU 以便更好实现并行和提高性能，Intel 引入了高级可编程中断控制器（APIC）。

光有高级可编程中断控制器的硬件支持还不够，Linux 内核还必须能利用到这些硬件特质，所以只有 kernel 2.4 以后的版本才支持把不同的硬件中断请求（IRQs）分配到特定的 CPU 上，这个绑定技术被称为 SMP IRQ Affinity. 更多介绍请参看 Linux 内核源代码自带的文档：linux-2.6.31.8/Documentation/IRQ-affinity.txt