【面试】上中断和下中断

翻看笔记发现之前的面试不会题目，搜索一下很有学问。

中断跟函数栈很像，都需要保存现场，然后恢复现场，那区别在哪里呢？对中断的理解，之前在听一个中断培训的时候，想到这个有意思的问题。

中断跟函数栈区别在于中断是不可预料的，所以发生中断时要全部保存当前现场，中断处理完恢复现场。而函数栈是可预料的，什么时候调用，从哪里调用都是已知的，那只需要保存必要的信息即可。

中断的概念：一个"中断"仅仅是一个信号，当硬件需要获得处理器对它的关注时，就可以发送这个信号。内核维护了一个中断信号线的注册表，该注册表类似于I/O端口的注册表。
上半部的功能是响应中断。下半部的功能是处理比较复杂的过程。下半部和上半部最大的区别是可中断，而上半部却不可中断。
上半部只是将下半部排到了它们所负责的设备中断的处理队列中去，然后就不做其它的处理了。上半部之所以快，是因为它是完全屏蔽中断的，如果它没有执行完，其他中断就不能及时地处理，只能等到这个中断处理程序执行完毕以后。所以要尽可能多的对设备产生的中断进行服务和处理，中断响应程序就一定要快。

经典网卡来举例，在linux内核中，当网卡一旦接受到数据，网卡会通过中断告诉内核处理数据，内核会在网卡中断处理函数（上半部）执行一些网卡硬件的必要设置，因为这是在中断响应后急切要干的事情。接着，内核调用对应的下半部函数来处理网卡接收到的数据，因为数据处理没必要在中断处理函数里面马上执行，可以将中断让出来做更紧迫的事情。

可以有三种方法来实现下半部：软中断、tasklet和等待队列。

1. 软中断
   软中断一般很少用于实现下半部，但tasklet是通过软中断实现的，所以先介绍软中断。字面理解，软中断就是软件实现的异步中断，它的优先级比硬中断低，但比普通进程优先级高，同时，它和硬中断一样不能休眠。
   软中断是在编译时候静态分配的，要用软中断必须修改内核代码。
2. tasklet
   上面的介绍看到，软中断实现下半部的方法很麻烦，一般是不会使用的。一般，我们使用tasklet——利用软中断实现的下半部机制。
   在介绍软中断索引号的时候，有两个用于实现tasklet的软中断索引号：HI_SOFTIRQ和TASKLET_SOFTIRQ。两个tasklet唯一的区别就是优先级的大小，一般使用TAKSLET_SOFTIRQ。
   通过软中断（tasklet也是软中断的一种实现形式）机制来实现中断下半部。使用软中断实现的优缺点很明显：
   优点：运行在软中断上下文，优先级比普通进程高，调度速度快。
   缺点：由于处于中断上下文，所以不能睡眠。
   也许有人会问，那软中断和tasklet有什么区别？
   个人理解，tasklet是基于软中断实现的，基本上和软中断相同。但有一点不一样，如果在多处理器的情况下，内核不能保证软中断在哪个处理器上运行（听起来像废话），所以，软中断之间需要考虑共享资源的保护。而在tasklet，内核可以保证，两个同类型（TASKLET_SOFTIRQ和HI_SOFTIRQ）的tasklet不能同时执行，那就说明，同类型tasklet之间，可以不考虑同类型tasklet之间的并发情况。
   一般的，优先考虑使用tasklet。
3. 工作队列完全不同，它是靠内核线程实现的。
   简单来说，软中断和tasklet优先级较高，性能较好，调度快，但不能睡眠。而工作队列是内核的进程调度，相对来说较慢，但能睡眠。所以，如果你的下半部需要睡眠，那只能选择动作队列。否则最好用tasklet。

网卡中断理解

参考：从中断说起

从kernel层面将，事件产生有可能不是由硬件中断触发的，在一定情况下kernel的确会轮询，因为响应硬件中断是一个成本比较高的操作。
以网卡为例，当数据量很少的时候，每来一个数据包网卡都回产生一个中断，kernel响应这个中断，从网卡缓冲区中读出数据放进协议栈处理，当满足一定条件时，kernel回调用户代码，这里的"回调"一般情况下是指从一个kernel syscall中返回(在此之前用户代码一直处于block状态)。
当数据量很大时，每个包都产生一个中断就划不来了，此时kernel可以启动interrupt coalescing机制，让网卡做中断合并，也就是说来足够多的数据包或者等待一个timeout才会产生一个中断，kernel在响应中断时会把所有数据一起读出来处理，这样可以有效的降低中断次数。
当数据量更大时，网卡缓冲区里几乎总是有未处理的数据，此时kernel干脆会禁掉网卡的中断，切换到轮询处理的模式，说白了就是跑一个忙循环不停地读网卡缓冲区里的数据，这样综合开销更低

【面试】上中断和下中断

原文：https://www.cnblogs.com/quantumplan/p/9251455.html