哈喽，我是子牙，一个很卷的硬核男人

从这篇文章开始，准备系统性给大家讲讲中断这个玩意。对于中断，很多小伙伴为什么学不明白呢？因为中断很底层，底层到CPU层面，有些中断更是由CPU+操作系统配合实现的。

作为一个写过操作系统的男人，我就以我独特的手法带大家玩转中断

本系列文章预计分四篇：

1. 深刻理解中断

2. 模拟操作系统手写实现中断机制

3. 由内到外深挖除零异常底层实现

4. 由内到外深挖Linux信号底层实现

有理论，有实战，并结合现实：Linux底层实现，让大家全方位玩转中断，从此不再谈中断就色变

今天是中断机制系列文章第一篇，将从这几个角度进行分享：

1. 细说硬中断与软中断

2. 细说可屏蔽中断与不可屏蔽中断

3. 细说影响中断的状态寄存器eflags

4. 细说中断嵌套与linux解决方案

聊聊中断

计算机的世界，可以理解成虚拟世界，亦或是抽象世界。不管是虚拟的，还是抽象的，一定也是源于现实世界。看似一句废话，实则蕴含学好计算机的一种思维：抽象还原于现实。你走得越高，接触的东西就越抽象，如果没有这种思维，很多东西你完全没概念。

看很多鸡汤文说人与人的差别源于认知。我越来越觉得，认知只是基础能力，基于认知完成抽象及将抽象还原成现实的能力，才是差别所在。认知是学，抽象与反抽象是用。学，很多人能做到，学以致用，能做到的人少很多。

计算机的世界是由大师们将现实世界进行了抽象，我们在学习理解它的时候，就要把它具象还原成现实，才能深刻理解它。中断就是这样的存在。

讲中断不得不提到CPU。从结构上讲，CPU由两大部分组成：运算器、控制器。中断就是由CPU的中断控制器触发的。什么是中断，通俗理解，就是打断的意思。

早期的CPU，中断控制器是在CPU内部的。不知从什么时候开始，中断控制器从CPU中抽离，由独立的芯片进行处理，与CPU通过引脚相连，由中断控制芯片触发中断，告知CPU，CPU进行处理。这个细节第二篇文章带你手写实现。

CPU是抽象的产物，中断也是。我们将其还原成现实，CPU就像是我们的大脑，中断就像是神经系统。接下来通过举例子来让大家深刻理解。

顺便说下，操作系统中的中断是广义上的中断，包含硬中断与软中断。

由硬件触发的中断通常称为硬中断，硬中断通常都是可屏蔽的，通过配置中断控制芯片即可实现。比如时钟中断、硬盘中断、键盘中断，都可以屏蔽。也有不可屏蔽的硬中断，比如长按电源键关机。如果你长按电源键关不了机，那是不是挺离谱的！

软中断是CPU设计的时候内置的，通常是不可屏蔽的。比如我们调试能够下段点，对应的就是3号软中断，如果你看过汇编代码：int 3。比如我们的系统调用，通常操作系统都是用80号软中断。比如我们写程序遇到除零异常，对应的处理程序就是0号软中断…

关于可屏蔽中断与不可屏蔽中断，如果你有疑惑，接着往后看。其实从字面意思也能看出来，可屏蔽中断就是把中断屏蔽掉，让CPU不去处理。不可屏蔽中断就是屏蔽不了，或者说你就算屏蔽了，CPU依然会去处理。

2、一个例子

我们什么都不想的时候，其实就类似于CPU的空转，对应的汇编指令就是HLT。但是就算我们什么都不想，看到一个苹果掉落，我们的神经系统会不自觉的去思考，于是有了万有引力定律。

对于苹果掉落，其实我们也可以控制自己的大脑不去思考。很显然，在看到苹果掉落与大脑思考这中间的间隙，我们可以控制是否去思考。在计算机的世界，这个活谁来干？当然是CPU！但是CPU是怎么知道的，一方面是由中断控制芯片告知，另一方面是CPU检查状态寄存器eflags中断位

关于状态寄存器eflags，你可以理解成就是一张表，CPU在处理中断之前会去查一下，如果IF位为0，表示CPU不去处理中断，如果为1表示要处理。这个位只影响可屏蔽中断

这个位不影响不可屏蔽中断。言外之意就是如果发生了除零异常，就算IF位为0，CPU依然要去处理除零产生的异常。如图，我没开中断，代码触发了除零异常，CPU响应了

3、中断嵌套

不管是计算机世界，还是现实世界，情况不可能如前面说的那么简单

比如你在工作，你的同事A告诉你要做某件事，你的同事B告诉你要做某件事…你打算把自己的工作做完再做。你的工作做完了，可能只记得同事A告诉你的事情，后面的忘光了。也有可能是你在做A告诉你的事情，A又不停的告诉你要做这个要做那个…借用斗地主的一句话：给你压死！

这就要说到中断的嵌套。中断控制芯片或者CPU，是不支持中断嵌套的。言外之意就是CPU正在处理一个中断，这时候来一个中断，CPU会直接响应，不会出现排队的现象。

但是现实中，是需要支持中断嵌套的。在Linux系统中，如果出现中断嵌套，解决方案有两种：一、对于可屏蔽中断，处理的时候把中断屏蔽掉；二、对于不可屏蔽中断，只能在操作系统层面支持中断嵌套。

对于方案一，比如读硬盘，就是先关闭中断，给硬盘发读盘请求，发完以后，开中断。很多硬件操作都需要这样干，比如向屏幕输出内容

对于方案二，linux系统中，在进程结构体task_struct中有两个属性，分别表示：信号屏蔽字、信号未决字。言外之意就是linux在处理不可屏蔽中断的时候，只能记录一次中断嵌套。后面来的中断怎么办？丢掉。Linux可不可以搞一个队列支持无限嵌套呢？肯定是可以的！可能是觉得没必要吧！

讲到这里，你现在是否有一种：切，中断也就这么回事，这种感觉呢？当然，肯定有小伙伴看完后有一堆问题，可以留言告知我

题外话

你好，我是子牙。十余年技术生涯，一路披荆斩棘从小白到技术总监到大厂中间件到创业。技术栈如汇编、C语言、C++、Windows内核、Linux内核及特别喜欢研究虚拟机底层实现，对JVM有深入研究。分享的文章偏硬核，很硬的那种。不考虑交个朋友吗？关注硬核子牙：