linux内核 如何关闭中断

Linux内核中，关闭中断是一项需要谨慎操作的任务，因为中断是系统正常运行的重要机制，在某些特定情况下，如低级硬件调试或保护关键代码段时，可能需要暂时关闭中断,以下是如何在Linux内核中关闭中断的详细方法：

使用汇编指令

在Linux内核中，可以通过编写汇编指令来直接操作处理器的中断使能标志，最常用的指令是cli和sti：

1. cli：清除中断使能标志,关闭所有中断。
2. sti：设置中断使能标志,重新启用所有中断。

使用内核函数

Linux内核提供了一些高级函数来简化中断的使能和禁用操作，这些函数通常比直接使用汇编指令更安全、更易读：

1. local_irq_disable()：关闭当前处理器的中断，这个函数内部实际上调用了cli指令。
2. local_irq_enable()：启用当前处理器的中断，这个函数内部调用了sti指令。
3. local_irq_save(flags)：保存当前中断状态到变量flags中,并关闭中断。
4. local_irq_restore(flags)：恢复之前保存的中断状态flags。

应用场景与注意事项

1. 应用场景

   • 低级硬件调试：在调试硬件或内核代码时,可能需要暂时禁用中断以避免干扰。
   • 关键代码段保护：在执行某些关键操作时，可能需要确保没有中断发生,以保证操作的原子性。

2. 注意事项

   • 风险：关闭所有中断会导致系统无法响应任何中断，包括时钟中断,这可能导致系统死锁或无法正常运行。
   • 恢复中断：在完成必要的操作后，必须立即重新启用中断,以避免系统长时间处于无响应状态。
   • 多核系统：在多核系统中，关闭中断是一个局部概念，只影响当前处理器,其他处理器上的中断仍然可能发生。

示例代码

以下是一个简单的示例，展示如何在Linux内核模块中使用local_irq_save和local_irq_restore来保护关键代码段：

#include <linux/module.h>
#include <linux/interrupt.h>
void critical_section(void) {
    unsigned long flags;
    local_irq_save(flags); // 保存中断状态并关闭中断
    // 关键代码段
    // ...
    local_irq_restore(flags); // 恢复中断状态
}
int init_module(void) {
    printk(KERN_INFO "Module loaded.
");
    critical_section();
    return 0;
}
void cleanup_module(void) {
    printk(KERN_INFO "Module unloaded.
");
}
MODULE_LICENSE("GPL");

在这个示例中，critical_section函数首先调用local_irq_save来保存当前的中断状态并关闭中断，然后执行关键代码段，最后调用local_irq_restore来恢复之前保存的中断状态,这样可以确保在关键代码段执行期间不会受到任何中断的干扰。

相关问答FAQs

1. Q: 在Linux内核中关闭中断有什么风险？

   • A: 关闭所有中断会导致系统无法响应任何中断，包括时钟中断，这可能导致系统死锁或无法正常运行,在关闭中断后必须及时重新启用中断。

2. Q: 如何在多核系统中保护内核数据结构？

   • A: 在多核系统中，关闭中断是一个局部概念，只影响当前处理器，为了保护内核数据结构免受其他处理器上的中断处理程序的干扰，通常需要结合使用自旋锁和关闭