Linux内核中断处理机制解析

"该资源是关于Linux内核分析与应用的课件，主要讲解了中断处理机制，由西安邮电大学提供。课程涵盖了中断描述表的结构、初始化、中断门的设置以及中断处理过程等内容。" 在Linux操作系统中，中断处理机制是其核心功能之一，它使得系统能够有效地响应硬件事件，如设备输入、错误检测等。中断处理涉及到多个关键概念和技术。 首先，中断描述表（Interrupt Descriptor Table, IDT）是Linux内核用来管理中断和异常的关键数据结构。IDT存储了每个中断或异常处理程序的入口地址和属性，它在内存中的位置由中断描述表寄存器（IDTR）保存。在x86架构中，`idt_descr`变量在`arch/x86/kernel/head_32.S`中定义，表明IDT的大小和起始地址。 初始化IDT是在系统启动过程中进行的。当计算机从实模式转换到保护模式时，中断描述符表会被重新定位并预初始化。BIOS通常会设置IDT的初步值，但进入Linux内核后，系统会进一步自定义这些中断处理程序。 `trap_init()`函数负责设置IDT中的陷阱门和系统门。陷阱门用于处理异常和软件中断，例如除零错误（`divide_error`）、调试异常（`debug`）等。系统门则用于实现系统调用，如`set_system_gate(SYSCALL_VECTOR, &system_call)`用于初始化系统调用门。 `init_IRQ()`函数中的一段代码则用于设置中断门。中断门是IDT中的另一种类型，它们用于硬件中断的处理。中断处理程序的入口地址存储在`interrupt[]`数组中，这个数组的每个元素指向一个中断服务例程（Interrupt Service Routine, ISR）。每个ISR位于内核代码段，其段基地址在全局描述表（Global Descriptor Table, GDT）中定义。 中断处理过程分为几个步骤：当发生中断时，CPU会保存当前上下文，然后根据IDT中的信息跳转到相应的ISR。ISR执行完后，会通过中断返回指令恢复上下文并返回到被打断的程序。 中断和异常是不同的：中断通常是硬件产生的事件，如I/O操作完成，而异常则是由于软件错误或特定条件触发，如除以零、非法指令等。中断处理机制确保了系统能够及时、有序地响应这些事件，维持系统的稳定性和高效性。