Linux核心中的中断与轮询机制解析

"轮询与中断是设备驱动程序在与硬件交互时的两种主要通信方式。轮询方式是指程序不断检查设备状态，直至任务完成，可能导致CPU资源浪费。中断方式则更为高效，硬件设备在需要服务时直接触发中断，通知CPU。中断处理通常涉及中断处理例程和中断号的注册，中断号可以在/proc/interrupts文件中查看。在IBM PC体系中，某些中断是预分配的，如软盘控制器使用中断6，而PCI设备中断则在系统启动时动态分配。Linux通过PCI BIOS回调函数获取PCI设备的中断信息。中断处理应尽可能简洁，以允许CPU快速恢复其他任务。" 在Linux系统中，设备驱动程序有两种基本的通信机制与硬件交互：轮询和中断。轮询方法是驱动程序持续监控设备状态，直到设备完成指定操作。然而，这种做法可能会导致CPU过度占用，特别是在核心层执行轮询时。为了缓解这个问题，可以使用系统定时器定期检查设备状态，这被称为定时器轮询。虽然比连续轮询更有效，但最优的方式是采用中断。 中断是硬件设备在需要服务时直接向CPU发送的通知。例如，当以太网设备接收到数据报时，会触发一个中断。Linux内核需要配置中断处理程序，以便正确地路由硬件中断到对应的驱动程序。驱动程序在初始化时注册中断处理例程，记录中断号。这些中断号在/proc/interrupts文件中可见，显示了不同设备使用的中断类型和次数。 中断号在系统中有固定的分配，例如，软盘控制器通常使用中断6。对于PCI设备，中断号在系统启动时动态分配，通过PCI BIOS回调函数可以查询中断信息。中断处理程序应当设计得尽可能简洁高效，因为中断处理期间会阻止其他中断的发生，确保系统响应的及时性。 Linux内核基于这种中断机制，结合轮询和中断两种方式，有效地管理和调度硬件资源，保证了系统整体的稳定性和效率。在不断演进的Linux核心中，中断处理和设备驱动程序的设计是优化系统性能的关键组成部分，尤其对于多任务和实时性要求高的环境而言。