中斷其實就是由硬件或軟件所發送的一種稱為IRQ（中斷請求）的信號。

中斷允許讓設備，如鍵盤，串口卡，并口等設備表明它們需要CPU。

一旦CPU接收了中斷請求，CPU就會暫時停止執行正在運行的程序，并且調用一個稱為中斷處理器或中斷服務程序（interrupt service routine）的特定程序。

中斷服務程序或中斷處理器可以在中斷向量表中找到，而這個中斷向量表位于內存中的固定地址中。中斷被CPU處理后，就會恢復執行之前被中斷的程序。

其實，在機器啟動的時候，系統就已經識別了所有設備，并且也把相應的中斷處理器加載到中斷表中。

下面是請求CPU關注的兩種方式：
1. 基于中斷
2. 基于輪詢

所有的linux操作系統都是基于中斷驅動的。

當我們在鍵盤上按下一個按鍵時，鍵盤就會對CPU說，一個鍵已經被按下。在這種情況下，鍵盤的IRQ線路中的電壓就會發生一次變化，而這種電壓的變化就是來自設備的請求，就相當于說這個設備有一個請求需要處理。

/proc/interrupts 文件
在linux的機器上，/proc/interrupts這個文件包含有關于哪些中斷正在使用和每個處理器各被中斷了多少次的信息。
# cat /proc/interrupts?
? ? ? ? ? CPU0? CPU1? CPU2? CPU3?
? 0: 3710374484? ? ? 0? ? 0? ? 0? IO-APIC-edge? timer?
? 1:? ? ? ? 20? ? ? 0? ? 0? ? 0? IO-APIC-edge? i8042?
? 6:? ? ? ? ? 5? ? ? 0? ? 0? ? 0? IO-APIC-edge? floppy?
? 7:? ? ? ? ? 0? ? ? 0? ? 0? ? 0? IO-APIC-edge? parport0?
? 8:? ? ? ? ? 0? ? ? 0? ? 0? ? 0? IO-APIC-edge? rtc?
? 9:? ? ? ? ? 0? ? ? 0? ? 0? ? 0? IO-APIC-level? acpi?
?12:? ? ? ? 240? ? ? 0? ? 0? ? 0? IO-APIC-edge? i8042?
?14:? 11200026? ? ? 0? ? 0? ? 0? IO-APIC-edge? ide0?
?51:? 61281329? ? ? 0? ? 0? ? 0? IO-APIC-level? ioc0?
?59:? ? ? ? ? 1? ? ? 0? ? 0? ? 0? IO-APIC-level? vmci?
?67:? 19386473? ? ? 0? ? 0? ? 0? IO-APIC-level? eth0?
?75:? 94595340? ? ? 0? ? 0? ? 0? IO-APIC-level? eth1?
NMI:? ? ? ? ? 0? ? ? 0? ? 0? ? 0
LOC: 3737150067 3737142382 3737145101 3737144204
ERR:? ? ? ? ? 0
MIS:? ? ? ? ? 0

對上面文件的輸出，解釋如下：
● 第一列表示IRQ號
● 第二、三、四列表示相應的CPU核心被中斷的次數。在上面的例子中，timer表示中斷名稱（為系統時鐘）。3710374484表示CPU0被中斷了3710374484次。i8042表示控制鍵盤和鼠標的鍵盤控制器。
● 對于像rtc（real time clock）這樣的中斷，CPU是不會被中斷的。因為RTC存在于電子設備中，是用于追蹤時間的。
● NMI和LOC是系統所使用的驅動，用戶無法訪問和配置。

IRQ號決定了需要被CPU處理的優先級。IRQ號越小意味著優先級越高。
例如，如果CPU同時接收了來自鍵盤和系統時鐘的中斷，那么CPU首先會服務于系統時鐘，因為他的IRQ號是 0 。
● IRQ0 ：系統時鐘（不能改變）
● IRQ1 ：鍵盤控制器（不能改變）
● IRQ3 ：串口2的串口控制器（如有串口4，則其也使用這個中斷）
● IRQ4 ：串口1的串口控制器（如有串口3，則其也使用這個中斷）
● IRQ5 ：并口2和3 或 聲卡
● IRQ6 ：軟盤控制器
● IRQ7 : 并口1。它被用于打印機或若是沒有打印機，可以用于任何的并口。

而對于像操作桿（或稱為游戲手柄）上的CPU，它并不會等待設備發送中斷。因為操作桿主要用于游戲，操作桿的移動必須非常快，因此使用輪詢的方式檢測設備是否需要CPU的關注還是比較理想的。使用輪詢方式的缺點是CPU就處于了忙等狀態，因為CPU會不停的多次檢查設備。但是需要注意的是在linux中，這種處理信號的方式也是必不可少的。

硬中斷
對于上文所討論的場景都是屬于硬中斷的例子。硬中斷主要分為兩種類別：
1. 非屏蔽中斷(Non-maskable? ? ? ? interrupts,即NMI）：就像這種中斷類型的字面意思一樣，這種中斷是不可能被CPU忽略或取消的。NMI是在單獨的中斷線路上進行發送的，它通常被用于關鍵性硬件發生的錯誤，如內存錯誤，風扇故障，溫度傳感器故障等。
2. 可屏蔽中斷（Maskable interrupts）：這些中斷是可以被CPU忽略或延遲處理的。當緩存控制器的外部針腳被觸發的時候就會產生這種類型的中斷，而中斷屏蔽寄存器就會將這樣的中斷屏蔽掉。我們可以將一個比特位設置為0，來禁用在此針腳觸發的中斷。

軟中斷
這些中斷是在CPU執行指令（也就是說在進程正在運行的時候）的時候產生的，因為在執行指令時，CPU（確切的說應是在CPU中的運算器）自身會產生一個異常（此處的異常也可理解為軟中斷）。

例如，一個數字除以0（當然這是不可能的），此時就會導致一個divide-by-zero的異常，從而導致計算機將此計算取消或者顯示一個錯誤的信息。

在文件/proc/stat中，包含了一些關于系統內核的統計信息，也包含了一些中斷信息。
# cat /proc/stat?
cpu? 17028082 5536753 5081493 1735530500 42592308 90006 479750 0
cpu0 5769176 1170683 1495750 403368354 39406374 90006 284864 0
cpu1 3714389 1451937 1186134 444082258 1084780 0 64876 0
cpu2 3791544 1471013 1211868 443988514 1056981 0 64764 0
cpu3 3752971 1443119 1187740 444091373 1044172 0 65244 0
intr 417756956 --- Output Truncated

在intr這一行，顯示了自從系統啟動以來所產生的中斷數。第一列表示所有被服務的中斷數。后續的每一列都表示一個特定中斷的總數。

SMP_AFFINITY
SMP是指對稱多處理器。smp_affinity文件主要用于某個特定IRQ要綁定到哪個CPU核心上。在/proc/irq/IRQ_NUMBER/目錄下都有一個smp_affinity文件，這個文件中，所表示的CPU核心以十六進制來表示的。例如，網卡的中斷號是：

grep eth0 /proc/interrupts?
67: 23834931 0 0 0 IO-APIC-level eth0?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
cat /proc/irq/67/smp_affinity?
00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000000,00000001

上面的十六進制對應的十進制是1，也就是說所有的和網卡驅動相關的中斷都是有CPU0來提供服務的。

我們可以通過手動改變smp_affinity文件中的值來將IRQ綁定到指定的CPU核心上，或者啟用irqbalance服務來自動綁定IRQ到CPU核心上。

IRQ Balance
Irqbalance是一個linux的實用程序，它主要是用于分發中斷請求到CPU核心上，有助于性能的提升。它的目的是尋求省電和性能優化之間的平衡。你可以使用yum進行安裝：
?# rpm -qa | grep irqbalance?
irqbalance-0.55-15.el5?
# yum search irqbalance?
# yum install irqbalance.x86_64

啟動irqbalance服務后，中斷在CPU上的分布如下：
?# cat /proc/interrupts?
? ? ? ? ? CPU0? ? CPU1? ? ? CPU2? ? ? CPU3?
? 0:? 950901695? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? ? 0? IO-APIC-edge? timer?
? 1:? ? ? ? 13? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? ? 0? IO-APIC-edge? i8042?
? 6:? ? ? ? 96? ? 10989? ? ? 470? ? ? ? ? 0? IO-APIC-edge? floppy?
? 7:? ? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? ? 0? IO-APIC-edge? parport0?
? 8:? ? ? ? ? 1? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? ? 0? IO-APIC-edge? rtc?
? 9:? ? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? ? 0? IO-APIC-level? acpi?
?12:? ? ? ? 109? ? 1787? ? ? ? 0? ? ? ? ? 0? IO-APIC-edge? i8042?
?15:? ? ? ? 99 84813914? ? ? ? 0? ? ? ? ? 0? IO-APIC-edge? ide1?
?51:? ? ? 17371? ? ? ? 0? 46689970? ? ? ? ? 0? IO-APIC-level? ioc0?
?67:? ? ? 1741? ? ? ? 0? ? ? ? 0? 225409160? PCI-MSI? eth0?
?83:? ? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? ? 0? PCI-MSI? vmci?
NMI:? ? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? ? 0
LOC:? 950902917? 950903742? 950901202? 950901400
ERR:? ? ? ? ? 0
MIS:? ? ? ? ? 0

Irqbalance對于包含多個核心的系統來說是非常有用的。因為通常中斷只被第一個CPU核心服務。

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