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Linux下强制中断一个程序的执行使用键盘按键可以有多种方法。
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1、CTRL+C键,这相当于发送Terminal信息到当前的程序。比如下图,在通过find命令查找名称带3b76的文件,可以直接按ctrl+c键结束掉循环。
2、CTRL+Z键,这是暂停键,暂停程序执行。可以再通过fg命令返回重新运行被暂停的程序。比如下图,在mysql中执行命令,这时候希望查询一下当前目录下的文件,就可以按CTRL+Z,然后执行完ls命令后,再执行fg命令即可回到mysql中。
3、CTRL+D键,发送exit信号,退出程序,比CTRL+C要温柔一些,比如下图,退出phython3.5就可以按CTRL+D键。
FPGA每隔100us给运行linux的ARM一个中断,要求在20us内响应中断,并读走2000*16bit的数据。
目前主要的问题是,当系统同时发生多个中断时,会严重影响linux对FPGA中断的响应时间。如何解决?
1、首先想到了ARM的FIQ,它可以打断IRQ中断服务程序,保证对外部FIQ的及时响应。但是发现linux只实现了IRQ,没有显示FIQ。
linux是从devicetree读取中断号,加入中断向量表的。
interrupts = 0x0 0x32 0x0;中的第一个字段0表示非共享中断,非零表示共享中断,SDK产生的dts统一为0,此时第二字段的值比XPS中的小32;如果第一字段非零,则第二字段比XPS小16.
最后字段表示中断的触发方式。
IRQ_TYPE_EDGE_RISING =0x00000001,
IRQ_TYPE_EDGE_FALLING =0x00000002,
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH =0x00000004,
IRQ_TYPE_LEVEL_LOW =0x00000008,
很明显,devicetree根本没有提供通知linux有FIQ的渠道。
2、再来看linux的IRQ
linux的中断分为上半部和下半部,上半部运行在IRQ模式,会屏蔽所有中断,下半部运行在SVC模式,会重新打开中断。
也就是说,当一个中断的上半部正在运行时(不能再次响应中断),FPGA的中断是不能被linux响应的;
反过来,当FPGA中断的上半部正在运行时(不能再次响应中断),其他的中断也不能被linux响应;
unsigned long flags;
...
local_irq_save(flags);
....
local_irq_restore(flags);
3.
ARM有七种模式,我们这里只讨论SVC、IRQ和FIQ模式。
我们可以假设ARM核心有两根中断引脚(实际上是看不见的),一根叫 irq pin, 一根叫fiq pin.
在ARM的cpsr中,有一个I位和一个F位,分别用来禁止IRQ和FIQ的。
先不说中断控制器,只说ARM核心。正常情况下,ARM核都只是机械地随着pc的指示去做事情,当CPSR中的I和F位为1的时候,IRQ和FIQ全部处于禁止状态。无论你在irq
pin和fiq pin上面发什么样的中断信号,ARM是不会理你的,你根本不能打断他,因为他耳聋了,眼也瞎了。
在I位和F位为0的时候,当irq
pin上有中断信号过来的时候,就会打断arm的当前工作,并且切换到IRQ模式下,并且跳到相应的异常向量表(vector)位置去执行代码。这个过程是自动的,但是返回到被中断打断的地方就得您亲自动手了。当你跳到异常向量表,处于IRQ的模式的时候,这个时候如果irq
pin上面又来中断信号了,这个时候ARM不会理你的,irq
pin就跟秘书一样,ARM核心就像老板,老板本来在做事,结果来了一个客户,秘书打断它,让客户进去了。而这个时候再来一个客户,要么秘书不断去敲门问,要么客户走人。老板第一个客户没有会见完,是不会理你的。
但是有一种情况例外,当ARM处在IRQ模式,这个时候fiq pin来了一个中断信号,fiq
pin是什么?是快速中断呀,比如是公安局的来查刑事案件,那才不管你老板是不是在会见客户,直接打断,进入到fiq模式下,并且跳到相应的fiq的异常向量表处去执行代码。那如果当ARM处理FIQ模式,fiq
pin又来中断信号,又就是又一批公安来了,那没戏,都是执法人员,你打不断我。那如果这个时候irq
pin来了呢?来了也不理呀,正在办案,还敢来妨碍公务。
所以得出一个结论: IRQ模式只能被FIQ模式打断,FIQ模式下谁也打不断。
在打不断的情况下,irq pin 或 fiq pin随便你怎么发中断信号,都是白发。
所以除了fiq能打断irq以外,根本没有所谓中断嵌套的情况。
Linux不用FIQ,只用到了IRQ。但是我们有时候一个中断需要处理很长时间,那我们就需要占用IRQ模式那么长的时间吗?没有,linux在IRQ模式下只是简单的记录是什么中断,马上就切换回了SVC模式,换句话说,Linux的中断处理都是在SVC模式下处理的。
只不过SVC模式下的ISR上半部关闭了当前中断线,下半部才重新打开
与Linux设备驱动中中断处理相关的首先是申请与释放IRQ的API request_irq()和free_irq()。
C++是一种面向对象的计算机程序设计语言,由美国ATT贝尔实验室的本贾尼·斯特劳斯特卢普博士在20世纪80年代初期发明并实现,最初它被称作“C with Classes”(包含类的C语言)。
它是一种静态数据类型检查的、支持多重编程范式的通用程序设计语言,支持过程化程序设计、数据抽象、面向对象程序设计、泛型程序设计等多种程序设计风格。
在C基础上,一九八三年又由贝尔实验室的Bjarne Strou-strup推出了C++,C++进一步扩充和完善了C语言,成为一种面向 对象的程序设计语言。
C++目前流行的编译器最新版本是Borland C++ 4.5,Symantec C++ 6.1,和Microsoft Visual C++ 2012。
什么是中断
Linux 内核需要对连接到计算机上的所有硬件设备进行管理,毫无疑问这是它的份内事。如果要管理这些设备,首先得和它们互相通信才行,一般有两种方案可实现这种功能:
轮询(polling) 让内核定期对设备的状态进行查询,然后做出相应的处理;中断(interrupt) 让硬件在需要的时候向内核发出信号(变内核主动为硬件主动)。
第一种方案会让内核做不少的无用功,因为轮询总会周期性的重复执行,大量地耗用 CPU 时间,因此效率及其低下,所以一般都是采用第二种方案 。
对于中断的理解我们先看一个生活中常见的例子:QQ。第一种情况:你正在工作,然后你的好友突然给你发送了一个窗口抖动,打断你正在进行的工作。第
二种情况:当然你有时候也会每隔 5 分钟就去检查一下 QQ
看有没有好友找你,虽然这很浪费你的时间。在这里,一次窗口抖动就可以被相当于硬件的中断,而你就相当于 CPU,你的工作就是 CPU
这在执行的进程。而定时查询就被相当于 CPU 的轮询。在这里可以看到:同样作为 CPU 和硬件沟通的方式,中断是硬件主动的方式,较轮询(CPU
主动)更有效些,因为我们都不可能一直无聊到每隔几分钟就去查一遍好友列表。
CPU
有大量的工作需要处理,更不会做这些大量无用功。当然这只是一般情况下。好了,这里又有了一个问题,每个硬件设备都中断,那么如何区分不同硬件呢?不同设
备同时中断如何知道哪个中断是来自硬盘、哪个来自网卡呢?这个很容易,不是每个 QQ 号码都不相同吗?同样的,系统上的每个硬件设备都会被分配一个
IRQ 号,通过这个唯一的 IRQ 号就能区别张三和李四了。
从物理学的角度看,中断是一种电信号,由硬件设备产生,并直接送入中断控制器(如
8259A)的输入引脚上,然后再由中断控制器向处理器发送相应的信号。处理器一经检测到该信号,便中断自己当前正在处理的工作,转而去处理中断。此后,
处理器会通知 OS 已经产生中断。这样,OS
就可以对这个中断进行适当的处理。不同的设备对应的中断不同,而每个中断都通过一个唯一的数字标识,这些值通常被称为中断请求线。
find / -name "vm*" find.txt 21
或者直接用nohup命令。
一、中断处理为什么要下半部?
Linux在中断处理中间中断处理分了上半部和下半部,目的就是提高系统的响应能力和并发能力。通俗一点来讲:当一个中断产生,调用该中断对应的处理程序(上半部)然后告诉系统,对应的后半部可以执行了。然后中断处理程序就返回,下半部会在合适的时机有系统调用。这样一来就大大的减少了中断处理所需要的时间。
二、那些工作应该放在上半部,那些应该放在下半部?
没有严格的规则,只有一些提示:
1、对时间非常敏感,放在上半部。
2、与硬件相关的,放在上半部。
3、不能被其他中断打断的工作,放在上半部。
以上三点之外的,考虑放在下半部。
三、下半部机制在Linux中是怎么实现的?
下半部在Linux中有以下实现机制:
1、BH(在2.5中删除)
2、任务队列(task queue,在2.5删除)
3、软中断(softirq,2.3开始。本文重点)
4、tasklet(2.3开始)
5、工作队列(work queue,2.5开始)
四、软中断是怎么实现的(以下代码出自2.6.32)?
软中断不会抢占另外一个软中断,唯一可以抢占软中断的是中断处理程序。
软中断可以在不同CPU上并发执行(哪怕是同一个软中断)
1、软中断是编译期间静态分配的,定义如下:
struct softirq_action { void (*action)(struct softirq_action *); };
/*
* PLEASE, avoid to allocate new softirqs, if you need not _really_ high
* frequency threaded job scheduling. For almost all the purposes
* tasklets are more than enough. F.e. all serial device BHs et
* al. should be converted to tasklets, not to softirqs.
*/
enum {
HI_SOFTIRQ=0,
TIMER_SOFTIRQ,
NET_TX_SOFTIRQ,
NET_RX_SOFTIRQ,
BLOCK_SOFTIRQ,
BLOCK_IOPOLL_SOFTIRQ,
TASKLET_SOFTIRQ,
SCHED_SOFTIRQ,
HRTIMER_SOFTIRQ,
RCU_SOFTIRQ, /* Preferable RCU should always be the last softirq */
NR_SOFTIRQS
};
/*
* map softirq index to softirq name. update 'softirq_to_name' in * kernel/softirq.c when adding a new softirq.
*/
extern char *softirq_to_name[NR_SOFTIRQS];
static struct softirq_action softirq_vec[NR_SOFTIRQS] __cacheline_aligned_in_smp;
说明:
(1)、软中断的个数书上说是32,看来到这个版本已经发生变化了。
(2)、void (*action)(struct softirq_action *);传递整个结构体指针在于当结构体成员发生变化是,接口不变。
2、系统执行软中断一个注册的软中断必须被标记后才会执行(触发软中断),通常中断处理程序会在返回前标记它的软中断。在下列地方,待处理的软中断会被执行:
(1)、从一个硬件中断代码处返回。
(2)、在ksoftirqd内核线程。
(3)、在那些显示检查和执行待处理的软中断代码中。
ksoftirqd说明:
每个处理器都有一个这样的线程。所有线程的名字都叫做ksoftirq/n,区别在于n,它对应的是处理器的编号。在一个双CPU的机器上就有两个这样的线程,分别叫做ksoftirqd/0和ksoftirqd/1。为了保证只要有空闲的处理器,它们就会处理软中断,所以给每个处理器都分配一个这样的线程。
执行软中断的代码如下:
asmlinkage void __do_softirq(void)
{
struct softirq_action *h;
__u32 pending;
int max_restart = MAX_SOFTIRQ_RESTART;
int cpu;
pending = local_softirq_pending();
account_system_vtime(current);
__local_bh_disable((unsigned long)__builtin_return_address(0));
lockdep_softirq_enter();
cpu = smp_processor_id();
restart:
/* Reset the pending bitmask before enabling irqs */
set_softirq_pending(0);
local_irq_enable();
h = softirq_vec;
do {
if (pending 1) {
int prev_count = preempt_count();
kstat_incr_softirqs_this_cpu(h - softirq_vec);
trace_softirq_entry(h, softirq_vec);
h-action(h);
trace_softirq_exit(h, softirq_vec);
if (unlikely(prev_count != preempt_count())) {
printk(KERN_ERR "huh, entered softirq %td %s %p"
"with preempt_count %08x,"
" exited with %08x?\n", h - softirq_vec,
softirq_to_name[h - softirq_vec],
h-action, prev_count, preempt_count());
preempt_count() = prev_count;
}
rcu_bh_qs(cpu);
}
h++;
pending = 1;
} while (pending);
local_irq_disable();
pending = local_softirq_pending();
if (pending --max_restart)
goto restart;
if (pending)
wakeup_softirqd();
lockdep_softirq_exit();
account_system_vtime(current);
_local_bh_enable();
}
3、编写自己的软中断
(1)、分配索引,在HI_SOFTIRQ与NR_SOFTIRQS中间添加自己的索引号。
(2)、注册处理程序,处理程序:open_softirq(索引号,处理函数)。
(3)、触发你的软中断:raise_softirq(索引号)。
4、软中断处理程序注意
(1)、软中断处理程序执行的时候,允许响应中断,但自己不能休眠。
(2)、如果软中断在执行的时候再次触发,则别的处理器可以同时执行,所以加锁很关键。