do_irq 什么时候被调用 “do_irq的调用时机”

1、do_irq的概念

do_irq是Linux内核中的中断处理程序，它负责处理硬件中断产生的事件。在Linux内核中，中断被分为两种类型，一种是硬件中断，一种是软件中断。其中，硬件中断可能是来自外部设备的中断信号，如I/O设备、计时器等；软件中断是由内核或驱动程序发起的，可以是定时器、网络传输的事件等。

对于硬件中断，当系统接收到来自硬件设备的中断信号后，CPU根据中断号找到对应的中断处理程序do_irq，然后执行do_irq中的代码进行中断处理。

2、中断时序图分析

下面是一张在X86架构下的中断时序图，对于这张图我们可以分成以下几步进行分析。

1.硬件发起中断

当硬件设备有中断事件发生时，会向APIC发送一个中断请求信号IRQ，APIC会在总线上发出一个中断请求信号给CPU，CPU立即暂停当前进程的执行，跳转到中断向量指向的中断处理程序do_irq处进行中断处理。

2.保存当前进程现场

进入中断处理程序do_irq之前，需要先保护当前进程的现场，即将当前进程的上下文保存在内存中。这些内容包括被打断的进程上下文，堆栈指针、代码指针、通用寄存器等。这是为了在将来恢复现场时，能够顺利的继续执行上一次被打断的进程。

3.中断处理过程

中断处理程序do_irq会根据硬件设备的类型和中断编号来执行相应的处理程序，通常包括读取数据、执行相关操作等等。例如，在网络接口控制器中断处理程序中，会将网络数据帧从网卡缓冲区中读取出来进行解析。在这一阶段尽量不要占用过多的处理器资源和I/O等资源。

4.恢复之前进程的现场，返回主流程

在do_irq执行完毕后，需要先恢复之前进程被打断时的现场，让其能够执行上一次被打断的进程的代码。同时将处理器控制权交还给正在运行的程序，也就是返回到主流程上。要注意的是，程序需要清理掉中断栈的相关内容，包括临时存储的CPU寄存器帧、堆栈信息、栈交替等等。

3、IRQ线程和软中断

IRQ线程是在内核中注册的一个线程，它的作用是处理内核中各个驱动程序所提交的硬件中断信息。当接到某个IRQ号码之后，IRQ线程可以完成相关驱动程序所提供的中断服务程序的处理过程。IRQ线程的实现使用了Linux内核中的软中断机制。

软中断和IRQ线程都可以处理软件中断的机制，两者最大的区别是执行时所处的上下文环境不同。软中断处理程序是运行在进程上下文中的，它不能直接访问内核的数据，需要将任务压进内核线程中去执行，而IRQ线程运行在中断上下文中，它具有更高的优先级，可以更快地处理内核数据。

4、总结

本文主要介绍了do_irq在Linux内核中的作用以及被调用的时机。当硬件设备有中断事件发生时，CPU会暂停当前进程的执行，跳转到中断向量指向的中断处理程序do_irq处进行中断处理。同时，我们简单介绍了中断时序图、IRQ线程和软中断对于中断处理的作用和区别。理解和掌握中断处理机制和相关知识对于我们理解操作系统、应用程序的调度机制非常重要。