CN114281492A - 中断处理方法、装置、芯片、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种中断处理方法、装置、芯片、电子设备及存储介质，属于计算机技术领域。所述方法包括：当监测到关中断请求时，将CPU标记为软件关中断状态；根据接收中断的中断号，确定所述中断的类型；当所述中断的类型为强实时中断时，调用所述强实时中断对应的回调函数进行处理；当所述中断的类型为普通中断时，将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中。本发明实施例适用于处理中断的过程中。

Description

中断处理方法、装置、芯片、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体地涉及一种中断处理方法、装置、芯片、电子设备及存储介质。

背景技术

Linux系统在计算机领域中应用广泛，但在硬实时性上的表现一直差强人意，在现有技术中，当CPU处于关中断状态时，系统不会响应到来的中断，从而导致中断响应的延迟，尤其对于一些用户需求的中断，增加了中断响应的不确定性。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种中断处理方法、装置、芯片、电子设备及存储介质，通过设置CPU的软件的开关中断状态，保证了用户需求的中断不受标准Linux中断处理的影响，确保用户需求中断的低延迟与处理的确定性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种中断处理方法，所述方法包括：当监测到关中断请求时，将CPU标记为软件关中断状态；根据接收中断的中断号，确定所述中断的类型；当所述中断的类型为强实时中断时，调用所述强实时中断对应的回调函数进行处理；当所述中断的类型为普通中断时，将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中。

进一步地，在将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中之后，所述方法还包括：根据所述排队日志中记录的普通中断对应的中断号，屏蔽所述普通中断的再次接收。

进一步地，所述方法还包括：当监测到开中断请求时，将所述CPU标记为软件开中断状态。

进一步地，所述方法还包括：当监测到开中断请求时，开始处理所述排队日志中记录的普通中断。

进一步地，在处理所述排队日志中记录的普通中断之后，所述方法还包括：

根据所处理的所述普通中断对应的中断号，解除对所述普通中断的屏蔽。

进一步地，所述方法还包括：接收中断的注册消息；根据所述中断的注册消息中的特定信息，将所述中断注册为不同类型，并关联存储所述中断的中断号与类型。

进一步地，所述特定信息包括中断注册函数或注册标志参数。

相应的，本发明实施例还提供一种中断处理装置，包括：中断管理模块，用于当监测到关中断请求时，将CPU标记为软件关中断状态；类型确定模块，用于根据接收中断的中断号，确定所述中断的类型；强实时中断处理模块，用于当所述中断的类型为强实时中断时，调用所述强实时中断对应的回调函数进行处理；普通中断处理模块，用于当所述中断的类型为普通中断时，将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中。

进一步地，所述装置还包括：屏蔽处理模块，用于在将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中之后，根据所述排队日志中记录的普通中断对应的中断号，屏蔽所述普通中断的再次接收。

进一步地，所述中断管理模块还用于当监测到开中断请求时，将所述CPU标记为软件开中断状态。

进一步地，所述普通中断处理模块还用于当监测到开中断请求时，开始处理所述排队日志中记录的普通中断。

进一步地，所述屏蔽处理模块还用于在处理所述排队日志中记录的普通中断之后，根据所处理的所述普通中断对应的中断号，解除对所述普通中断的屏蔽。

进一步地，所述装置还包括：中断注册处理模块，用于接收中断的注册消息；根据所述中断的注册消息中的特定信息，将所述中断注册为不同类型，并关联存储所述中断的中断号与类型。

进一步地，所述特定信息包括中断注册函数或注册标志参数。

相应的，本发明实施例还提供一种芯片，所述芯片包括如上所述的中断处理装置。

相应的，本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的中断处理装置。

相应的，本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行如上所述的中断处理方法。

通过上述技术方案，当监测到关中断请求时，无需对Linux内核实施关中断行为，而仅是将CPU标记为软件关中断状态，这样当接收到强实时中断时，仅响应并处理所述强实时中断，而当接收到普通中断时，不响应所述普通中断，仅将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中。通过本发明实施例，使得改造后的关中断操作不会再让CPU处于关中断状态，仅是软件意义上的关中断状态，对于强实时中断会在第一时间进行响应并处理，保证了用户需求的强实时中断响应的低延时以及中断处理的确定性。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种中断处理方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种中断处理装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种中断处理装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

中断：是指在CPU正常运行期间，由于内外部事件或由程序预先安排的事件引起的CPU暂时停止正在运行的程序，转而为该内部或外部事件或预先安排的事件服务的程序中去，服务完毕后再返回去继续运行被暂时中断的程序。

中断延迟：即从外部事件发生到相应中断处理函数的第一条指令开始执行所需要的时间。

响应速度：主要指系统对于外部事件的反应速度，较高要求的设备往往对响应速度有明确的要求，例如要求在20微秒以内完成响应外部事件处理。换句话说，响应速度就是中断响应的确定性，对于完成事件处理的时间范围应该可预测，不能出现无法预估的延迟。

Linux设计之初并没有对实时性进行过任何考虑，而主要考虑的是资源共享和吞吐率最大化。伴随着Linux在嵌入式领域的广泛应用，实时性要求越来越高，因此在现有技术中采取了对于Linux实时性能大幅提升的措施，但也仅是满足软实时需求。究其原因，一是内核代码中仍然存在大量关中断行为，任何对local_irq_disable函数的调用或者衍生的spin_lock_irq函数等的调用都会导致CPU暂时不能响应中断，从而增加了中断响应的不确定性；二是Linux内核部分异常处理和中断处理本身也会关闭中断，这类事件处理过程中，也不会响应中断。

本发明实施例对Linux内核代码进行改造，首先需要消除Linux内核自身关中断操作(例如，local_irq_disable函数的调用或者衍生的spin_lock_irq函数等的调用)对中断响应带来的影响，当CPU处于关中断状态时，系统是不会响应中断的，这自然造成了中断响应的延迟，而内核的关中断操作就是让CPU处于关中断状态的操作。因此，将内核代码中涉及开关中断的接口实现进行调整，不直接设置CPU状态寄存器中的中断屏蔽位，也就是说改造后的关中断操作不会再让CPU处于关中断状态了。其中，中断被划分为两个类型，即强实时中断和普通中断，有低延时和确定性要求的中断需要注册为强实时中断进行处理，其他中断则为普通中断，通过标准linux中断处理过程进行处理。改造后的关中断操作，仅仅是表示软件进行了关中断的操作，当CPU处于软件关中断时，响应强实时中断，不响应标准Linux的普通中断处理。经过此改造后，内核的开关中断操作均不会对CPU接收强实时中断产生延迟影响，达到真正的中断响应低延时，确保了强实时中断处理的确定性。下面将详细描述本发明实施例。

图1是本发明实施例提供的一种中断处理方法的流程示意图。如图1所示，所述方法包括如下步骤：

步骤101，当监测到关中断请求时，将CPU标记为软件关中断状态。

其中，关中断请求一般是由于需要临界区数据保护或者防止并发访问，从而软件系统自动发出的。其中，为了防止正在处理的事件被中断打断，从而引起并发数据访问问题，因此需要进行关中断。另外，在单核系统中，为了防止任务调度切换，需要关闭抢占，而触发抢占的关键动作就是中断，因而单核系统中的关闭抢占动作通常使用关中断来实现。

因此，在本发明实施例中关中断请求与强实时中断的到来没有关系。关中断请求是软件为了保护临界区的软件行为，或者是软件触发的核间中断，是同步行为。

步骤102，根据接收中断的中断号，确定所述中断的类型；

步骤103，当所述中断的类型为强实时中断时，调用所述强实时中断对应的回调函数进行处理。

步骤104，当所述中断的类型为普通中断时，将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中。

其中，在处理中断之前需要区分该中断是强实时中断还是普通中断，因此需要在处理强实时中断与普通中断之前，进行强实时中断与普通中断的注册过程。

首先，接收中断的注册消息，其中所述中断注册消息中包括注册标记，表明该消息用于进行中断的注册。之后，根据所述中断的注册消息中的特定信息，将所述中断注册为不同类型。其中，所述特定信息包括中断注册函数或注册标志参数。在中断注册过程中，可通过调用不同的中断注册函数或者同一中断注册函数的不同注册标志参数，区分要进行中断注册的类型，从而将中断根据不同类型进行注册。例如，当所述强实时中断进行注册时，则所述注册消息中的特定信息可为与强实时中断对应的中断注册函数或者对应的注册标志参数，从而确定将要注册的中断为强实时中断，并关联存储所述强实时中断的中断号与类型(即为强实时中断的类型)，以便在后续当CPU标记为软件关中断状态时，接收到中断后，根据该中断的中断号确定其为强实时中断，即可响应所述强实时中断，并调用所述强实时中断对应的回调函数进行处理。而当普通中断进行注册时，则所述注册消息中的特定信息可为与普通中断对应的中断注册函数或者对应的注册标志参数，从而确定将要注册的中断为普通中断，并关联存储所述普通中断的中断号与类型(即为普通中断的类型)，以便在后续当CPU标记为软件关中断状态时，在接收到中断后，根据该中断的中断号确定其为普通中断后，将所述普通中断记录在排队日志中。

另外，对于同一个中断，其即可以被注册为强实时中断，又可被注册为普通中断。可根据应用环境不同，利用不同的处理方式执行。当CPU处于软件关中断状态时，若是接收到该中断，则可将其作为强实时中断进行处理，能以较低的延时得到快速处理。若是CPU未处于软件关中断状态，则将该中断作为普通中断进行处理，只是实时性得不到保障。例如，当该中断为计时器时，若是在某一个场景需要低延迟执行该中断，则若是接收到该中断，则将其作为强实时中断来处理。若是将其作为普通计时器，则可作为普通中断进行处理。

同样的，对于中断注销过程，与上述中断注册过程类似。接收到中断注销消息，其中所述中断注销消息中包括注销标记，表明该消息用于进行中断的注销。之后，根据所述中断的注销消息中的特定信息，注销已注册的中断。其中，所述特定信息包括中断注销函数或注销标志参数。在中断注销过程中，可通过调用不同的中断注销函数或者同一中断注销函数的不同注销标志参数，区分要进行注销的中断。

其中，对于上述处理强实时中断和普通中断的回调函数在本发明实施例中不做限定，可参考上述中断在标准Linux中处理所需的回调函数。在本发明实施例中，对于中断的处理函数没有任何改进，因此该部分不做详述。

通过本发明实施例，在CPU处于软件关中断状态时，响应所接收到的强实时中断，并调用所述强实时中断对应的回调函数进行处理。而对于接收到的普通中断，则不能被CPU处理，仅将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中，以便后续CPU处于软件开中断状态后，处理所述普通中断。因此，本发明实施例保证了用户需求的强实时中断不受标准Linux中断处理的影响，确保用户需求强实时中断的低延迟与处理的确定性。

在本发明实施例的一种实施方式中，当监测到开中断请求时，将所述CPU标记为软件开中断状态。另外，当监测到开中断请求后，可优先开始处理所述排队日志中记录的普通中断，并当所述排队日志中的普通中断处理完毕后，即可实施与现有技术中相同的标准Linux中的中断处理。其中，由于在CPU处于软件关中断状态时，接收到的普通中断不是被直接忽略，而是被记录在Linux内核的所述排队日志中，保证了该状态下的普通中断可以被接收，但是并不进行处理，仅做一个记录，从而以便在CPU软件开中断之后，可以第一时间处理所述排队日志中的普通中断。另外，由于所述排队日志是在Linux内核中，使得排队日志中的普通中断可以由Linux内核直接处理，而无需再通过中断控制器将普通中断交付到CPU，再到Linux内核进行处理的过程，进一步保证了排队日志中的普通中断可以第一时间被Linux内核处理。

其中，开中断请求与关中断请求相类似，只不过是相反的过程，也就是在需要结束临界区数据保护或者结束防止并发访问时，软件系统会自动发出开中断请求。

在本发明实施例的另一种实施方式中，在将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中之后，根据所述排队日志中记录的普通中断对应的中断号，屏蔽所述普通中断的再次接收。因为，在现有技术中，外围设备会一直上报需要处理的普通中断至CPU，直到该普通中断被处理，但是一直上报该普通中断的动作极易导致系统进入死转状态。因此，在本实施方式中，对于已经记录在Linux内核的排队日志中的普通中断，若是再次接收到所述普通中断，则可根据其中断号，直接屏蔽所述普通中断的再次接收。即使外围设备会一直上报该普通中断，但是该普通中断已经被屏蔽，不会被上传至CPU，从而避免系统进入死转状态。当监测到开中断请求时，开始处理所述排队日志中记录的普通中断，当所述排队日志中的普通中断被处理之后，上传该普通中断的外围设备会得到通知该中断已被处理，不会再继续上传，同时可根据所处理的所述普通中断对应的中断号，解除对所述普通中断的屏蔽，当外围设备再次上报该普通中断时，该普通中断还是会被上传至CPU。

相应的，图2是本发明实施例提供的一种中断处理装置的结构示意图。如图2所示，所述装置20包括：中断管理模块21，用于当监测到关中断请求时，将CPU标记为软件关中断状态；类型确定模块22，用于根据接收中断的中断号，确定所述中断的类型；强实时中断处理模块23，用于当所述中断的类型为强实时中断时，调用所述强实时中断对应的回调函数进行处理；普通中断处理模块24，用于当所述中断的类型为普通中断时，将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中。

进一步地，如图3所示，所述装置还包括：屏蔽处理模块25，用于在将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中之后，根据所述排队日志中记录的普通中断对应的中断号，屏蔽所述普通中断的再次接收。

进一步地，所述中断管理模块还用于当监测到开中断请求时，将所述CPU标记为软件开中断状态。

进一步地，所述普通中断处理模块还用于当监测到开中断请求时，开始处理所述排队日志中记录的普通中断。

进一步地，所述屏蔽处理模块还用于在处理所述排队日志中记录的普通中断之后，根据所处理的所述普通中断对应的中断号，解除对所述普通中断的屏蔽。

进一步地，如图3所示，所述装置还包括：中断注册处理模块26，用于接收中断的注册消息；根据所述中断的注册消息中的特定信息，将所述中断注册为不同类型，并关联存储所述中断的中断号与类型。

进一步地，所述特定信息包括中断注册函数或注册标志参数。

另外，所述装置还可以包括中断注销模块(图中未示出)，用于接收中断的注销消息；根据所述中断的注销消息中的特定信息，注销已注册的中断。

所述中断处理装置的实施过程与有益效果可参见上述中断处理方法的实施过程与有益效果，此处不再赘述。

相应的，本发明实施例还提供一种芯片，所述芯片包括如上所述的中断处理装置。

相应的，本发明实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的中断处理装置。

相应的，本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行如上所述的中断处理方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (17)

1.一种中断处理方法，其特征在于，所述方法包括：

当监测到关中断请求时，将CPU标记为软件关中断状态；

根据接收中断的中断号，确定所述中断的类型；

当所述中断的类型为强实时中断时，调用所述强实时中断对应的回调函数进行处理；

当所述中断的类型为普通中断时，将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中。

2.根据权利要求1所述的中断处理方法，其特征在于，在将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中之后，所述方法还包括：

根据所述排队日志中记录的普通中断对应的中断号，屏蔽所述普通中断的再次接收。

3.根据权利要求1所述的中断处理方法，其特征在于，所述方法还包括：

当监测到开中断请求时，将所述CPU标记为软件开中断状态。

4.根据权利要求1所述的中断处理方法，其特征在于，所述方法还包括：

当监测到开中断请求时，开始处理所述排队日志中记录的普通中断。

5.根据权利要求4所述的中断处理方法，其特征在于，在处理所述排队日志中记录的普通中断之后，所述方法还包括：

根据所处理的所述普通中断对应的中断号，解除对所述普通中断的屏蔽。

6.根据权利要求1所述的中断处理方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收中断的注册消息；

根据所述中断的注册消息中的特定信息，将所述中断注册为不同类型，并关联存储所述中断的中断号与类型。

7.根据权利要求6所述的中断处理方法，其特征在于，所述特定信息包括中断注册函数或注册标志参数。

8.一种中断处理装置，其特征在于，包括：

中断管理模块，用于当监测到关中断请求时，将CPU标记为软件关中断状态；

类型确定模块，用于根据接收中断的中断号，确定所述中断的类型；

强实时中断处理模块，用于当所述中断的类型为强实时中断时，调用所述强实时中断对应的回调函数进行处理；

普通中断处理模块，用于当所述中断的类型为普通中断时，将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中。

9.根据权利要求8所述的中断处理装置，其特征在于，所述装置还包括：

屏蔽处理模块，用于在将所述普通中断记录在Linux内核的排队日志中之后，根据所述排队日志中记录的普通中断对应的中断号，屏蔽所述普通中断的再次接收。

10.根据权利要求8所述的中断处理装置，其特征在于，所述中断管理模块还用于当监测到开中断请求时，将所述CPU标记为软件开中断状态。

11.根据权利要求9所述的中断处理装置，其特征在于，所述普通中断处理模块还用于当监测到开中断请求时，开始处理所述排队日志中记录的普通中断。

12.根据权利要求11所述的中断处理装置，其特征在于，所述屏蔽处理模块还用于在处理所述排队日志中记录的普通中断之后，根据所处理的所述普通中断对应的中断号，解除对所述普通中断的屏蔽。

13.根据权利要求8所述的中断处理装置，其特征在于，所述装置还包括：

中断注册处理模块，用于接收中断的注册消息；根据所述中断的注册消息中的特定信息，将所述中断注册为不同类型，并关联存储所述中断的中断号与类型。

14.根据权利要求13所述的中断处理装置，其特征在于，所述特定信息包括中断注册函数或注册标志参数。

15.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括根据权利要求8-14任一项所述的中断处理装置。

16.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括根据权利要求8-14任一项所述的中断处理装置。

17.一种机器可读存储介质，其特征在于，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行权利要求1-7任一项权利要求所述的中断处理方法。

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