Linux内核系列—13.c.操作系统开发之进程之中断重入

当计算机处理器执行程序时遇到某种事件(如输入输出完成或定时器到期)需要暂停当前程序“如果在中断处理过程中又产生了一个新的中断请求“那么操作系统就需要再次暂停当前正在执行的中断处理程序”

在操作系统开发中,进程的概念是非常重要的一个部分。而其中断重入则是进程相关知识中比较复杂、难以理解的部分之一。那么,本文将从以下几个方面对中断重入进行深入探讨。

一、什么是中断?

在介绍什么是中断重入之前,我们需要先了解什么是“中断”。

简单来说,当计算机处理器执行程序时遇到某种事件(如输入输出完成或定时器到期)需要暂停当前程序,并转而处理该事件所需的任务,在完成后再回到原来被暂停的程序处继续执行。这种转换就叫做“中断”,也称为“异步事件”。

二、什么是进程?

在计算机科学领域里,“进程”指正在运行的程序实例。

每个进程都有自己独立的内存空间,并且可以与其他进程并发地运行。当操作系统启动一个新进程时,它会为该进程创建一个新地址空间,并将代码和数据加载到其中。

Linux内核系列—13.c.操作系统开发之进程之中断重入

三、什么叫做“中断重入”?

当CPU正在执行某些代码时,如果遇到了硬件或软件上产生了一个异常情况,如输入输出完成或定时器到期等,CPU会暂停当前程序的执行,并转而响应中断处理程序来处理这个异常情况。

如果在中断处理过程中又产生了一个新的中断请求,那么操作系统就需要再次暂停当前正在执行的中断处理程序,并转而响应新的请求。这就是“中断重入”。

四、为什么会出现“中断重入”?

“中断重入”是由于操作系统内核在响应某个外部事件时,可能会发起其他外部事件而导致的。

例如,在进行磁盘读写操作时,当磁盘控制器发送一个DMA完成信号给CPU后,CPU可能会立即开始对数据进行解压缩等其他复杂计算。如果此时又有磁盘读写请求到达,则内核必须先继续执行上一次未完成的DMA传输再去响应新请求。

五、如何避免“中断重入”?

避免“中断重入”的方法通常是通过禁用该类事件来实现。例如,在Linux内核开发过程中可以使用spin_lock_irqsave()函数来禁用所有硬件和软件级别上的IRQ(即可屏蔽/关闭所有硬件和软件级别上IRQ);或者通过使用自旋锁(spinlock)机制来保证同一时间只有一个进程能够访问共享资源。

总之,中断重入是操作系统内核开发中的一个比较复杂的问题,需要开发者具备一定的技术水平和经验才能够解决。希望本文对读者有所帮助。