天天3分鐘操做系統修煉祕籍（4）：中斷

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回到操做系統：中斷

要想在任何須要的時候回到操做系統，這至關因而改變了CPU的正常執行流程，因此一個很是熟悉的字眼——中斷（Interrupt）就出現了。經過中斷，能夠保證回到操做系統，從而將CPU的控制權交給操做系統。

中斷的字面意思就是打斷正常執行流程，可是注意，它表示的是打斷流程而不是終止流程，這是不一樣的概念。中斷是操做系統中很是重要的機制，正如上面所描述的：中斷用於保證CPU控制權交給操做系統，從而讓操做系統能夠執行某些操做。

中斷分爲硬件中斷和軟件中斷。

任何硬件，都有本身的IRQ（中斷請求），均可以在須要的時候經過總線向CPU發送硬件中斷通知。好比時鐘中斷，當進程執行耗光時間片時將產生一個時鐘中斷，使得可以馬上進入操做系統並調度下一個要執行的進程，時鐘中斷是操做系統具備安全感的保證，只要時鐘開始運行後，就意味着操做系統最終總可以獲取到CPU控制權。再好比硬盤的IO中斷，當硬盤讀取所請求的數據完成後，就會發送硬盤IO中斷，CPU接到該中斷後就會切換到操做系統，讓操做系統去處理這個中斷事件。

軟件也能夠發送中斷，好比請求一個系統調用（system call），關於系統調用，後面再介紹。

不管是軟中斷仍是硬件中斷，最終的目的都是爲了回到操做系統，將CPU交給操做系統。那麼，中斷是如何回到操做系統的呢？換句話說，中斷時是如何進入內核態的呢？內核態又如何回到用戶態呢？

當操做系統執行完相關操做後，就要回到用戶態，要回到用戶態也只需執行特殊的指令便可，通常稱之爲return-from-trap指令。（此處的trap又彷佛是個名詞，表示脫離陷阱，回到用戶態之下。它將內核態描述爲陷阱，這其實也是能夠理解的，中斷是事件，收到事件表示捕獲到事件，什麼具備捕獲的能力？陷阱。在bash中也有一個trap命令，也能夠理解爲陷進，它用來設置信號處理程序，當捕獲到信號時就作出某些處理。咱們無論trap是陷入仍是陷阱，咱們關注的是做用：進入內核態和退出內核態。）

中斷既然是打斷CPU的執行流程，那麼可能須要從新回到中斷點繼續正常的執行流程。因此，在發生中斷時，須要保存好中斷點以及相關的一些狀態，以便可以在處理完中斷後恢復執行流程繼續向下執行。

因此，中斷就像是突發事件，處理完成後若是恢復到斷點處，那麼對整個流程來講，中斷就像是從未發生過的事同樣，但卻實實在在的被處理了。可是，中斷後並不必定會恢復到斷點處，由於中斷處理程序可能會在恢復斷點前直接退出這個執行流程，好比有些硬件中斷表示一些異常現象（好比除0異常），這些異常可能會致使終止進程。