【中断异常】中断的响应和服务

这里，我们假定外设的驱动程序都已经完成了初始化后，并且已把相应的中断服务程序挂入到特定的中断请求队列中，系统正在用户空间正常运行（此时中断必然是开着），并且某个外设已经产生了一次中断请求。该请求通过中断控制器i8259A达到了CPU的中断请求引线INTR；由于中断是开着的，所以CPU在执行完当前指令后就来响应该次中断请求；

（1）CPU根据中断控制器取得中断向量，然后根据中断向量从中断向量表IDT中找到相应的表项，而该表项应该是个中断门；这样CPU就根据中断门的设置而达到了该通道的总服务程序的入口，假定为IRQ0x03_interrupt。由于中断是用户空间发生的，运行级别CPL为3,；而中断服务程序属于内核，其运行级别DPL为0；所以，CPU要从寄存器TR所指的当前TSS中取出内核（0级）的堆栈指针，并把堆栈切换到内核堆栈，即当前进程的系统空间堆栈；而每次从系统空间返回时要返回到用户空间时堆栈一定回到其原点；也就是说CPU进入IRQ0x03_interrupt时，堆栈中除寄存器EFLAGS的内容以及返回地址，一无所有；穿过中断门（非陷阱门）后，中断被关闭；

（2）所有公用中断请求的服务程序总入口是由gcc的预处理阶段生成的，包括IRQ0x03_interrupt；代码具体就是将一个与中断请求号相关的数值压入堆栈，使得 common_interrupt()中可以通过这个数值来确定该次中断的来源；这块堆栈本来是要存放系统调用号的，为了与系统调用的调用号相区别（因为都调用同一个公共的一部分子程序），故将中断请求号减去256变为负数，变为负数主要是为了效率起见，少一次访存；

（3）在common_interrupt()中，用宏操作SAVE_ALL，就是保存现场（保存中断发生前夕所有寄存器的内容到堆栈中，这样返回时可恢复现场）；其中EFLAGS的内容并不是在SAVE_ALL中保存的，这是因为CPU进入中断服务时，已经将它们的内容压入堆栈中了；原来的堆栈寄存器ss以及堆栈指针sp要么是不需要变化，要么是不需保存；SAVE_ALL执行完后，堆栈的内容如下：

（4）在common_interrupt()中，在SAVE_ALL在之后，还压入了一个标号，因为common_interrupt()，SAVE_ALL都是宏定义，不是函数，因此do_IRQ()要返回时需要压入标号的地址；

（5）在do_IRQ()中，通过存入一个上述寄存器组的一个备份struct pt_regs，这样可为do_IRQ模拟了一个子程序调用的环境，后面只需要传入一个指向pt_regs的指针（指向系统堆栈的那块地方）；这样也可以从pt_regs得到请求号，就从数组irq_desc[]中找到相应的中断请求队列；通过desc->handler->ack(irq)给CPU一个确认，然后请IRQ_PENDING标志位清零；如果中断请求队列的服务时关着的即IRQ_DISABLED位置为1，或action为NULL，无法执行都得返回；IRQ_PENDING保证了同一个中断通道上的中断处理“串行化”，同一个CPU不允许中断嵌套，不同的CPU不允许进入同一个中断服务程序，在handle_IRQ_event()中，如果返回时IRQ_PENDING总是为1，那这个就是内核的一个bug了；

（6）在handle_IRQ_event()中，依次执行队列中的各个中断处理服务程序；在这边若果request_irq中flag标识中设置了可开中断，这边可以将其打开；最后循环执行每一个具体的服务程序；最后需要执行do_softirq()软中断，就可返回到do_IRQ()要返回时需要压入标号的地址处；

（7）在common_interrupt()中，首先将当前进程的task_struct结构的指针置入寄存器EBX中；经过判断是否在VM86模式下还是在DOS软件下，若CPU在中断前夕在用户空间，就需执行ret_with_reschedule()看是否需要进程调度，是否有信号处理，最终都要进入restore_all中；最后使用RESTORE_ALL将SAVE_ALL中保存的寄存器出栈，除了ORIG_EAX，因为它不需要保存了，也没有可用的寄存器给它保存了；