Linux 搶占機制與中斷狀態機

中斷狀態機

對于 GIC-V2 而言，中斷的狀態機由 Distributor 維護，每個中斷都有一個狀態機。

Inactive ：中斷未激活（未發生）。

Pending：中斷到達 GIC ，等待 CPU 的處理。

Active：中斷得到 CPU 的應答，中斷被CPU處理。

Active and pending ：某個中斷正在被 CPU 處理，這時候該中斷又來了。

來看一個例子：

（a）N 和 M 用來標識兩個外設中斷，N 的優先級大于 M

（b）兩個中斷都是 SPI 類型，level trigger，active-high

（c）兩個中斷被配置為去同一個 CPU

（d）都被配置成 group 0，通過 FIQ 觸發中斷

Linux 搶占機制

GIC中斷控制器支持中斷優先級搶占，一個高優先級中斷可以搶占一個低優先級且處于active狀態的中斷，即GIC仲裁單元會記錄和比較當前優先級最高的pending狀態，然后去搶占當前中斷，并且發送這個最高優先級的中斷請求給CPU。

從GIC角度看，GIC會發送高優先級中斷請求給CPU。但是CPU不一定響應?。?！因為在中斷處理過程中，CPU處于關中斷狀態（關閉本CPU），需要等低優先級中斷處理完畢，直到發送EOI 給GIC，然后CPU才會響應pending狀態中優先級最高的中斷進行處理。所以 Linux 下：

1、高優先級中斷無法搶占正在執行的低優先級中斷。

2、同處于 pending 狀態的中斷，優先響應高優先級中斷進行處理。

3、同優先級同是 pending 狀態的中斷，選擇硬件中斷號 ID 最小的一個發給CPU。

這樣是可以理解的，如果萬一中斷大量爆發，中斷如果允許嵌套的話，棧會越來越大，會爆掉，所以為了防止這種情況發生，Linux中中斷不允許嵌套，單CPU中，在一個中斷處理完之前，不會相應另外一個中斷，哪怕優先級比它高。

FreeRTOS 中是允許高優先級中斷搶占正在執行的低優先級中斷，不同系統設定不一樣。

中斷與進程

進程調度是一個復雜的機制， 根據需求的不同，在不同時刻會切換調度機制，CPU會根據進程優先級、時間片等信息，對不同進程進行調度。

中斷可以打斷進程的運行，任意一個中斷的優先級都比所有的進程高。

在中斷處理過程中，主要是 GIC 和 CPU 的交互，即便 GIC 支持高優先級中斷搶占正在執行的低優先級中斷，發信號給 CPU core，但是CPU core 可以不處理，因為 Linux 中當 CPU core 執行中斷處理時，是關中斷和關搶占的狀態，不再相應中斷信號。

也就意味著，在中斷優先級這個概念中，只有當 GIC 同時存在多個 pending的中斷，這時候會選擇優先級最高的去執行，高優先級會搶占低優先級中斷（哪怕低優先級先來）。如果低優先級中斷處于 active
狀態，是不可以被搶占的，這是前后關系。搶占只存在于同時是pending 狀態的時候。