1. 什么是中断
中断（interrupt）是指在CPU正常运行期间，由于内、外部事件引起的CPU暂时停止正在运行的程序，去执行该内部事件或外部事件引起的服务中去，服务完毕后再返回断点处继续执行的情形。这样的中断机制极大的提高了CPU运行效率。
从本质上来讲，中断是一种电信号，当设备有某种事件发生时，它就会产生中断，通过总线把电信号发送给中断控制器。如果中断的线是激活的，中断控制器就把电信号发送给处理器的某个特定引脚。处理器于是立即停止自己正在做的事，跳到中断处理程序的入口点，进行中断处理。
2. 为什么要有中断呢?
比如说你订了一份外卖，但是不确定外卖什么时候送到，也没有别的方法了解外卖的进度，但是，配送员送外卖是不等人的，到了你这儿没人取的话，就直接走人了。所以你只能苦苦等着，时不时去门口看看外卖送到没，而不能干其他事情。
如果在订外卖的时候，你就跟配送员约定好，让他送到后给你打个电话，那你就不用苦苦等待了，就可以去忙别的事情，直到电话一响，接电话、取外卖就可以了。 这里的“打电话”，其实就是一个中断。
没接到电话的时候，你可以做其他的事情；只有接到了电话（也就是发生中断），你才要进行另一个动作：取外卖。
这个例子可以发现，中断其实是一种异步的事件处理机制，可以提高系统的并发处理能力。
3. 中断会带来什么问题？
由于中断处理程序会打断其他进程的运行，所以，为了减少对正常进程运行调度的影响，中断处理程序就需要尽可能快地运行。
如果中断本身要做的事情不多，那么处理起来也不会有太大问题；但如果中断要处理的事情很多，中断服务程序就有可能要运行很长时间。
特别是，中断处理程序在响应中断时，还会临时关闭中断。这就会导致上一次中断处理完成之前，其他中断都不能响应，也就是说中断有可能会丢失。
还是以取外卖为例：
假如你订了 2 份外卖，一份主食和一份饮料，并且是由 2 个不同的配送员来配送，这次你不用时时等待着，两份外卖都约定了电话取外卖的方式。
当第一份外卖送到时，配送员给你打了个很长的电话，商量发票的处理方式。与此同时，第二个配送员也到了，也想给你打电话。
因为电话占线（也就是关闭了中断响应），第二个配送员的电话是打不通的。所以，第二个配送员很可能试几次后就走掉了（也就是丢失了一次中断）。
4. 系统中的中断机制
如果你弄清楚了“取外卖”的模式，那对系统的中断机制就很容易理解了。
事实上，为了解决中断处理程序执行过长和中断丢失的问题，Linux 将中断处理过程分成了两个阶段，也就是上半部和下半部：
- 上半部，用来快速处理中断，确保程序能快速地完成任务，它在中断禁止模式下运行，主要处理跟硬件紧密相关工作。
- 下半部，用来处理上半部未完成的工作，是一种推后执行的机制，通常以内核线程的方式运行。
在取外卖的例子中，上半部就是你接听电话，告诉配送员你已经知道了，其他事儿见面再说，然后电话就可以挂断了；下半部才是取外卖的动作，以及见面后商量发票处理的动作。
这样，第一个配送员不会占用你太多时间，当第二个配送员过来时，照样能正常打通你的电话。
5. 再看一个例子
举个最常见的网卡接收数据包的例子，让你更好地理解。
网卡接收到数据包后，会通过硬件中断的方式，通知内核有新的数据到了。这时，内核就应该调用中断处理程序来响应它。
对上半部来说，既然是快速处理，其实就是要把网卡的数据读到内存中，然后更新一下硬件寄存器的状态（表示数据已经读好了），最后再发送一个软中断信号，通知下半部做进一步的处理。
而下半部被软中断信号唤醒后，需要从内存中找到网络数据，再按照网络协议栈，对数据进行逐层解析和处理，直到把它送给应用程序。
所以，这两个阶段你也可以这样理解：上半部直接处理硬件请求，也就是我们常说的硬中断，特点是快速执行；而下半部则是由内核触发，也就是我们常说的软中断，特点是延迟执行。
Linux软中断与硬中断小结
Linux 中的中断处理程序分为上半部和下半部：
- 上半部对应硬中断，用来快速处理中断。
- 下半部对应软中断，用来异步处理上半部未完成的工作。
硬中断，由与系统相连的外设（如网卡、硬盘）自动产生的。主要是用来通知操作系统系统外设状态的变化。比如，当网卡收到数据包的时候，就会发出一个硬中断（hardirq）。
软中断，为了满足实时系统的要求，中断处理应该是越快越好。为了实现这个特点，当中断发生的时候，硬中断处理那些短时间就可以完成的工作，而将那些处理事件比较长的工作，放到中断之后来完成，也就是软中断（softirq）来完成。比如，网络收发、定时、调度、等各种类型，可以通过查看 /proc/softirqs 来观察软中断的运行情况。
f: 经常听同事说大量的网络小包会导致性能问题，为什么呢?
q:因为大量的网络小包会导致频繁的硬中断和软中断，所以大量网络小包传输很慢，但如果将网络包一次传递，是不是会快很多呢？
作者：标杆徐
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