Linux中断机制

中断向量

中断(interrupt)被定义为一个事件，该事件改变处理器执行的指令顺序，这样的事件与CPU芯片内外部硬件电路产生的电信号相对应。中断通常分为同步(synchronous)中断和异步(asynchronous)中断。

同步中断指的是当指令执行时由CPU控制单元产生的，之所以称为同步，是因为只有在一条指令终止执行后CPU才会发出中断。

异步中断是由其他硬件设备依照CPU时钟信号随机产生的。

在Intel处理器中，同步中断被称为异常，异步中断被称为中断。

异常(同步中断)

当CPU执行指令时探测到一个异常，会产生一个处理器探测异常(processor-detected exception)，可以进一步区分，这取决于CPU控制单元产生异常时保存在内核堆栈eip寄存器的值。

故障

故障(fault)，通常可以纠正，一旦纠正，程序就可以重新开始，保存在eip寄存器中的值是引起故障的指令地址。

陷阱

陷阱(trap)在陷阱指令执行后立即报告，内核把控制权烦给程序后就可以继续它的执行而不失连续性。保存在eip中的值是一个随后要执行的指令地址。陷阱的主要作用是为了调试程序。

异常终止

异常中止(abort)，发生一个严重的错误，控制单元出了问题，不能在eip寄存器中保存引起异常的指令所在的确切位置。异常中止用于报告严重的错误，例如硬件故障或系统表中无效的值或者不一致的值。这种异常会强制中止进程。

编程异常(软中断)

编程异常(programmed exception)，在编程者发出的请求时发送，是由int或int3指令触发的。

中断(异步中断)

非屏蔽中断

非屏蔽中断，有一些危险的事件才能引起非屏蔽中断，例如硬件故障，非屏蔽中断总是由CPU辨认。

屏蔽中断

可屏蔽中断，I/O设备发出的所有中断请求(IRQ)都产生可屏蔽中断，一个屏蔽的中断只要还是屏蔽的，控制单元就可以忽略它。

中断描述符表

IDT

IDTR 中断描述符表寄存器，通过IDTR找到中断描述符表。

每个表项有8个字节组成。里面有段选择符和偏移等信息。

段选择符呢就要找全局描述符表(GDT)和局部描述符表(LDT)，GDT和LDT有段的信息。分别用GDTR和LDTR找到它们。

中断描述符里每个表项叫做门描述符，类型分别为任务门、中断门、陷阱门和系统门。

1. 任务们：Linux 并没有采用任务门来进行任务切换。

2. 中断门：当控制权通过中断门进入中断处理程序时，处理器清 IF 标志，即关中断。避免嵌套中断的发生。DPL=0

3. 陷阱门：控制权通过陷阱门进入处理程序时 维持 IF 标志位不变，也就是说，不关中断。DPL=0

4. 系统门：这是 Linux 内核特别设置的，用来让用户态的进程访问 Intel 的陷阱门，因此，门描述 符的 DPL 为 3。通过系统门来激活 4 个 Linux 异常处理程序，它们的向量是 3、4、5 及 128， 也就是说，在用户态下，可以使用 int3、into、bound 及 int0x80 四条汇编指令。

TR

补充：

任务寄存器TR

TR用于寻址一个特殊的任务状态段(Task State Segment，TSS)。TSS中包含着当前执行任务的重要信息。

TR寄存器用于存放当前任务TSS段的16位段选择符、32位基地址、16位段长度和描述符属性值。它引用GDT表中的一个TSS类型的描述符。

指令LTR和STR分别用于加载和保存TR寄存器的段选择符部分。

当使用LTR指令把选择符加载进任务寄存器时，TSS描述符中的段基地址、段限长度以及描述符属性会被自动加载到任务寄存器中。当执行任务切换时，处理器会把新任务的TSS的段选择符和段描述符自动加载进任务寄存器TR中。