Linux内核中断解析：核心与中断处理机制详解

本文档是一份关于Linux内核0.11源代码的详细注释，是深入理解操作系统内核结构和工作原理的重要参考资料。核心内容聚焦于中断处理，因为中断是操作系统（OS）的核心机制，它负责将用户态转换到内核态，从而执行内核代码和系统调用。 首先，中断是操作系统的主要入口点。当用户进程需要进行系统调用或遭遇硬件中断时，才会通过IDT（中断描述符表）中的中断函数进入内核。内核初始化完成后，所有进程默认在用户态运行，直到被中断处理。中断处理程序通常由汇编语言编写，主要分布在`asm.s`、`system_call.s`、`keyboard.s`和`rs_io.s`等文件中，其中`traps.c`负责设置大部分中断向量，区分trap（陷阱）门和中断门，trap门不屏蔽中断，而中断门会阻止外部中断。 时钟中断（int0x20）是关键的，因为它是系统心跳的驱动，由8253定时器每10毫秒触发一次。当该中断发生时，`do_timer()`会被调用，检查进程的时间片是否用完。若时间片用尽且进程在用户态，会触发进程调度（`schedule()`），切换到下一个进程执行。由于Linux在内核态不支持任务抢占，避免了内核态下的资源争抢问题，简化了内核设计。 系统调用中断（int0x80）用于接收用户的系统调用请求，如打开文件、创建进程等。页故障中断（int14）涉及内存管理，当内存访问出错时触发，属于文件系统（fs）模块的一部分。外部设备如键盘和硬盘的中断处理也是内核的一部分，但集中在特定模块。 异常处理部分，如遇到未处理的信号（如信号中断），`do_signal()`会被调用。它会在内核堆栈设置信号处理函数的入口地址，并调整用户堆栈以便于返回后执行信号处理函数。信号处理结束后，会执行`sa_restorer`来恢复用户堆栈至中断前的状态，确保程序的正确执行流程。 通过研究这些中断处理流程，可以深入了解Linux操作系统如何通过中断机制协调任务调度、内存管理以及处理各种异常情况，从而保证系统的稳定运行。这份笔记对于想要深入学习Linux内核的开发者来说，提供了宝贵的实践资料和理论指导。