中断不可睡眠的一些理解

来源:互联网 发布:php curl exec 超时 编辑:程序博客网 时间:2024/04/27 18:47
一、
       LINUX中到是有中断还没有完全返回就调用schedule()而睡眠过去的例子。
       可以猜是哪里。
       我觉得,中断和异常不同,中断是异步的,异常和系统调用是同步的。
异常比如缺页异常发生时,当前任务在异常处理完成之前不能继续运行,该异常处理过程和当前任务天然相联系,运行在当前进程的上下文中。
中断的发生很可能是与当前任务无关的,如果把中断处理实现为强行与当前任务相关联,就会造成当前任务由于和他毫无关系的过程的执行而被剥夺了运行的权利。这样的调度实现是不符合公平合理的原则的,是错误的。
中断本来就是用来处理紧急/突发事件的, 而进程睡眠是因为没有事情可以做才去睡眠的,
两者本来就属于对立的情形. 所以,为什么要让中断处理程序去睡眠呢?
看了半天,头都大了。这问题看一下操作系统的原理或设计类书就明白了。

       1.中断是可以睡眠的;如果你要这样设计的话;
传统UNIX:
2.中断是没有必要睡眠的,因为它和所有进程无关(事实上也有关,不然什么地方来的中断,比如磁盘中断总是和哪个读写磁盘的进程有关的)
3.更重要的是,它能很快完成,不睡眠被认为能“充分利用资源”;


实时系统:
4.在实时系统中,中断应当被设计成能够睡眠,并被高优先级的进程抢占;
5.中断优先级,是指2.中的相关进程的优先级;保存上下文不是问题,你可以将其设计成中断任务(或线程);
二、
LINUX调度的单位是进程,中断中睡眠后因没有CONTEXT回不来。   
从任务切换的流程上来说是不能在中断中切换任务的,因为中断没有TCB。发生任务切换需要将原任务的当前状态包括堆栈、寄存器、进程上下文保存在该任务的TCB中,然后再将新任务的这些信息从TCB导出来加载,建立新任务的运行环境。如果在中断中切换任务,被中断的任务运行环境无法完整保存,下次再运行就会出问题。
kernel没有为中断建立专门的数据结构,也因此没有相应的调度措施(类似进程调度).所以中断如果切换出去了,这个中断就丢失了.
如果你有在中断中切换的需求,就必须对kernel进行修改.为中断专门建立数据结构.我记得某一种类unix操作系统就是支持在中断中切换的.
三、
        在Linux标准内核中,中断时最高优先级的执行单元,不管内核代码当时处理什么,只要有中断事件,系统将立即响应改事件并执行相应的中断处理代码,除非当时中断禁用。因此,如果系统有严重的网络或I/O负载,中断将非常频繁,实时任务将很难有机会运行,也就是说毫无实时性可言。 
四、
中断的handler能否sleep?
这其实和"中断没有自己的上下文"无关. CPU没有关中断, 中断有自己的上下文, 中断的上下文就是抢占的任务A的上下文.
和栈溢出也没有关系, 现在的中断都是可以嵌套的, 如果中断sleep只会让后面的中断抢占其他任务, 根本不存在栈溢出问题, 不过现在内核的4K中断单独栈会有问题. 这会导致栈被破坏.

假设中断sleep了, 在调度的时候, 内核将中断的CS:eip和SS:esp保存在被抢占任务A的thread_info中, 当任务A被重新唤醒的时候, 任务A从中断的CS:eip开始执行, 这也能正常执行下去, 中断执行完后, 从ret_from_intr中返回. 可以恢复任务A的抢占前的场景.

五、

由于异常为同步事件,由当前进程执行所引发,所以可以说,异常处于被打断进程的上下文之中,为当前被打断的进程服务,所以在异常处理过程中,可以调用任何内核态的函数,也可以睡眠。因为睡眠(应为是)有意义的,同时也是合理的;而中断为异步事件,虽然使用当前被打断进程的内核栈、处于被打断进程的上下文之中,但是和当前被中断进程没有必然的关系,同时中断处理程序和外部的一个具体设备相对应,这就要求中断处理程序能快速的完成,以便能及时地响应设备的下一次中断请求,所以在中断处理过程中是不可以睡眠的,也就是说中断处理程序不能睡眠的根本原因在于中断处理程序必须运行的尽可能的快,以不丢失设备的中断请求。从另外的一个角度进行考虑,假设中断处理程序由于调用了一个可以睡眠的内核态函数,进而睡眠了,那么被该中断处理程序打断的用户进程必定也随之睡眠,当导致睡眠的原因消失后,那么唤醒被中断处理程序所打断的的用户进程即可运行睡眠的中断处理程序。但是有两点需要考虑:1:睡眠过程一定会丢失外设的中断请求。2:此时的中断处理并不是为用户进程服务的,但是会将中断处理程序所使用的系统资源记账到用户进程中去,这是不合理的;对比异常处理过程,因为异常处理是为用户进程服务的,所以将异常处理过程所使用的系统资源记账到用户进程是合理的。


经过上面的分析和讨论,我们可以给出结果:异常处理过程可以睡眠;中断处理过程不可以睡眠


http://www.360doc.com/content/13/0911/15/7377734_313740608.shtml这个网址中有相关讨论

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