1. 定义
在计算机中，中断是指在程序执行过程中，由硬件或软件触发的异步事件，可以打断当前程序的执行，并将控制权转移到中断处理程序上。
Linux中断是Linux内核响应外部事件的一种机制。当外部设备（如鼠标、键盘等）发生某个事件时，会触发中断信号，内核会根据设备的中断请求，选择与之对应的中断处理程序进行响应。
中断处理是操作系统中的一个重要部分，它负责处理硬件设备的中断请求，包括保存现场、处理中断事件、恢复现场等操作。
2. 中断处理过程
2.1 中断处理程序的注册
在Linux内核中，每个设备都有一个对应的中断处理程序。这些中断处理程序需要在操作系统启动时进行注册，以便在设备发生中断时能够正确响应。
通常，中断处理程序会通过调用request_irq函数向内核注册自己。这个函数的参数包括中断号、中断处理函数、中断标志等。
static irqreturn_t isr(int irq, void *data) {
// 中断处理函数的代码
return IRQ_HANDLED;
}
int init_module(void) {
// 注册中断处理程序
int result = request_irq(irq, isr, IRQF_SHARED, "my_device", &dev);
if (result) {
printk(KERN_INFO "irq: %d, failed with %d\n", irq, result);
return -EBUSY;
}
return 0;
}
2.2 中断的响应与处理
当设备发生中断时，硬件会向CPU发送一个中断信号。CPU接收到中断信号后，会根据中断向量定位到对应的中断处理程序的地址。
当中断处理程序被调用时，它会首先保存当前程序的执行现场，包括程序计数器、寄存器等信息。这是因为中断是异步的，可能会在执行到任何一条指令时发生，所以需要保存当前执行的状态。
接下来，中断处理程序会根据中断事件的类型进行相应的处理。处理内容可以包括读取设备状态、执行特定操作、处理数据等。
在处理完中断事件后，中断处理程序会恢复之前保存的程序执行现场，然后返回到被中断的程序继续执行。
2.3 中断处理程序的注销
当设备不再使用时，或者需要重新注册中断处理程序时，可以调用free_irq函数注销中断处理程序。
void cleanup_module(void) {
// 注销中断处理程序
free_irq(irq, &dev);
}
3. 中断处理的重要性
中断处理在操作系统中起着至关重要的作用。它能够及时响应外部设备的事件，并进行相应的处理。
中断处理程序的快速执行对于实时系统至关重要。例如，当系统运行在一个高负载的情况下，多个任务同时竞争CPU资源时，中断处理程序能够通过及时响应设备事件，确保及时处理关键事件，提高系统的响应速度和实时性。
另外，中断处理还可以使操作系统实现多任务的并发执行。当一个任务被中断后，操作系统可以保存当前任务的执行现场，切换到另一个任务进行执行。通过不断的切换和调度，操作系统可以实现多个任务的同时执行。
4. 总结
中断处理是Linux内核中的重要机制之一，它负责响应外部设备的中断请求，并进行相应的处理。中断处理程序的注册、响应和注销是中断处理的核心过程。中断处理的高效执行能够提高操作系统的实时性和并发性。