中断 | LongTao

中断是什么

中断是操作系统、CPU、CPU与IO设备中的概念，为中断CPU执行。其中涉及的概念都有无限深的概念栈(其实是无限深)我们就从简单的系统层面讲一讲。

前置概念

IRQ：interrupt request,中断请求

ISR：interrupt service routine，中断服务程序，中断后运行的服务，ISR运行结束才会结束中断

PIC：programmable interrupt contolle,可编程中断控制器（中断控制芯片），与I/O设备直连，可以触发CPU的INTR(中断请求)引脚，发起中断请求

APIC：advanced programmable interrupt contolle,高级编程中断控制器，有两部分，Local APIC 在CPU内部(每个核都有)，I/O APIC在主板芯片组内，I/O APIC和LAPIC通过总线连接

硬中断

硬件设备通知CPU就绪中使用，分为：

可屏蔽中断

外设或借口的中断、可以在CPU处理其他紧急操作时忽略或屏蔽

不可屏蔽中断

电源断电、内存错误等，不可通过软件屏蔽，必须响应中断

软中断

软件触发的中断，如定时器、网卡收发包

异常

一般为程序调用CPU的指令错误时产生，console能看到 segmention fault、core dumped等

错误：系统可纠正、纠正成功继续运行(如内存页从磁盘加载)

陷阱：陷阱主要用在调试中。

终止：终止是由系统表中的硬件错误或值不一致而导致的。终止不会报告造成异常的指令的所在位置。这是最严重的中断，终止将会调用系统的终止异常处理程序来结束造成异常的进程。

top命令解析

top - 10:40:48 up  1:04,  1 user,  load average: 2.39, 2.22, 2.07
任务: 400 total,   2 running, 397 sleeping,   0 stopped,   1 zombie
%Cpu(s):  5.2 us,  3.4 sy,  0.0 ni, 90.5 id,  0.1 wa,  0.0 hi,  0.8 si,  0.0 st
MiB Mem :  15430.3 total,   3579.7 free,   8020.7 used,   3829.9 buff/cache
MiB Swap:   2048.0 total,   2048.0 free,      0.0 used.   6880.5 avail Mem 
ID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR    %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND  
4389 longtao   20   0 6273452 451044 148220 S  37.7   2.9  27:28.46 gnome-shell

第一行分别为：系统时间、系统已运行时间(1h4min)、用户数、平均CPU负载情况(1分钟、5分钟、15分钟)

第二行分别为：当前总任务(进程)数量、运行中的2个、休眠397个、stoped0个，zombie0个

第三为cpu的状态使用情况

名称	说明
5.2 us	用户空间占用CPU%5.2
3.4 sy	内核空间占用CPU%3.4
0.0 ni	更改过优先级的进程占用CPU%0
90.5 id	90.5%的CPU空闲
0.1 wa	IO等待占用CPU百分比
0.8 si	软中断占用CPU%0.8
0.0 hi	硬中断占用
0.0 st	steal time,对云主机来说被Hypervisor偷去的CPU所占比例

第四行为内存状态分别为：物理总内存total、used使用了的、free空闲的、缓存内存

第五行为swap交换分区状态：total交换分区总量、空闲、使用了的、缓冲的

第六行往下都是每个进程使用情况：

名称	说明
ID	进程号
USER	用户
PR	进程优先级
NI	nice值，正表示低优先值、负表示高
VIRT	进程使用虚拟内存总量，VIRT=SWAP+RES
RES	进程使用的、未释放的物理内存，RES=CODE+DATA
SHR	共享内存
S	进程状态，D不可中断的睡眠状态 R运行 S睡眠 T跟踪/停止 Z僵尸进程
%CPU	CPU占比(对单个CPU的)
%MEM	物理内存占比
TIME+	进程使用的CPU时间总计，单位为us
COMMAND	进程名称和命令