标签：深入探究Linux中断延时的原理与应用 (linux 中断 延时)

Linux是一种自由、开放源代码的操作系统，使用广泛，受到众多人的欢迎。在Linux中，中断机制是非常重要的一个模块。而中断延时则是中断机制的一个重要指标。本文将深入探究中断延时的原理与应用，帮助读者更好地理解该概念。 一、中断概述 操作系统为了实现对硬件的操作，一般采用了中断机制。中断机制是操作系统的一种重要机制，其作用是在不干扰系统正常运行的前提下实现了对外部事件的实时响应。当外部事件触发时，中断系统将立即抢占正在运行的进程，执行中断处理程序，然后返回中断点继续运行进程。在Linux中，中断可以分为硬件中断和软件中断两种。 二、中断延时的原理 理解中断延时，需要先理解中断响应和处理的过程。当外部事件（如I/O操作、时钟中断等）发生时，硬件将会向CPU发送一个中断请求信号。CPU接收到该信号后，将立即停止正在执行的程序，将上下文信息保存在内核态的内存区域中，然后调用中断处理程序来处理该请求。处理完毕后，CPU将恢复先前的上下文信息，继续原来的程序执行。这个过程中，从发生中断到开始执行中断处理程序所需的时间就是中断响应时间。处理完中断后，再从中断处理程序返回到原来的程序所需的时间就是中断处理时间。 中断延时也包含了两个方面。一方面是中断响应时间，它是从外部事件发生到信号被处理的时间间隔，这个间隔主要受到CPU的处理速度和中断服务程序的响应速度的影响。另一方面是中断处理时间，它是指中断服务程序的执行时间，这个时间包括中断服务程序的固有运行时间和CPU执行中断服务程序时可能受到的各种因素的影响。 三、延时的影响 中断延时对系统的影响比较显著。中断延时过长，可能会导致系统性能下降，甚至会影响到系统的稳定性。例如，当系统忙于响应某个硬件中断时，其它的进程无法得到响应，从而可能导致用户体验变差。此外，延时较长还容易使得系统开销过大，增加CPU的负荷，降低系统的响应速度。 四、延时的优化 为了降低中断延时，Linux系统中提供了多种优化手段。一些常见的优化措施包括： 1. 合理分配中断的优先级，优先级高的中断优先处理。 2. 采用合适的中断处理程序的设计，减少中断处理时间 3. 使用快速中断处理机制（Fast Interrupt），快速中断机制是通过向CPU中断处理程序安装专用的CPU寄存器或专用的中断处理程序来实现的，从而可以降低中断延时。 4. 使用中断屏蔽状态机制（Interrupt Masking），中断屏蔽是指在一定时间内防止外部中断发生，从而保证当前进程的稳定执行。当进程需要与外部进行交互时，在合适的时刻打开中断屏蔽。 五、 中断机制是保证操作系统与外部交互的重要机制，而中断延时则会直接影响到系统运行的速度和稳定性。因此，合理优化中断延时是保证系统正常开发和使用的必须环节。本文主要阐述了中断延时的原理及其对系统的影响，介绍了几种常见的中断优化手段，希望能够为读者深入理解中断延时提供一定的帮助。 相关问题拓展阅读： Jailhouse概述 在linux下，想用sleep函数实现延时五秒，应该怎么设参数？ linux开发板延时不正常 Jailhouse概述 总结 ：Jailhouse是基于Linux的工业级硬件分区解决方案，既不放弃使用Linux丰富的功能，又能保证工业安全和认证的需求。 总体结构 ： 1、Jailhouse由已经启动的Linux系统引导，这个Linux系统是根单元系统，Jailhouse启动之前控制所有硬件设备，Jailhouse启动之后由Jailhouse负责将硬件资源重新分配给根单元Linux系统和其他单元系统。 2、Jailhouse有意不遵循经典的虚拟化方法，但它不会消除对硬件虚拟化扩展技术的使用，它的设计最终目标是更大限度地减少与单元系统的交互。 3、Jailhouse通过在系统和I/O总线上插入 “虚拟屏障”，将对称多处理（P）系统转变为非对称多处理（AMP）系统。从硬件的角度来看，系统总线仍然是共享的，而系统软件被隔离在物理硬件单元子集中。 4、Jailhouse不对CPU进行虚拟化，不对单元系统进行动态调度，而是将物理CPU核心直接分配给单元系统使用，因此不存在昂贵的上下文切换开销。 5、Jailhouse利用影子页表实现单元系统的内存隔离，但可能会引入额外的内存访问延迟。 6、Jailhouse支持ARM两个版本的通用中断控制器GICv2和GICv3，这两种实现都有相同的架构限制：中断不直接到达单元系统，而是先到达VMM，然后VMM将虚拟中断重新注入到单元系统，这会引入中断延迟。并且它需要仿真中断分配器。 7、Jailhouse只支持直接的硬件访问，Jailhouse没有使用复杂和耗时的（准）虚拟化方法来模拟设备驱动和共享物理硬件资源。 8、Jailhouse实现单元共享物理页，除了实现单元系统间的通信，该机制还允许共享内存映射的I/O页，如果需要的话，允许从多个域内访问硬件资源。 相关支持 ： 1、Jailhouse支持四种不同的CPU架构：Intel x86，AMD x86，ARMv7，ARMv8。 2、Jailhouse支持的单元操作系统有：Linux，L4 Fiasco.OC(x86)，FreeRTOS，Erika Enterprise RTOS v3(ARM64)。 Jailhouse单元系统和裸机系统性能对比开销有 ： 1、共享系统总线：不同的单元系统异步访问内存或I/O可能被硬件串行化，虽然不会发生资源饥饿，但内存或I/O总线的大量使用可能会导致单元系统显著减速。 2、中断延时：中断不直接到达单元系统，而是先到达VMM，然后VMM将虚拟中断注入到单元系统，这会引入中断延迟。 参考文献 1、 1705.06932.pdf (arxiv.org) 在linux下，想用sleep函数实现延时五秒，应该怎么设参数？ sleep（5）就行了 使用权限 : 所有使用者 使用方式 : sleep number 说明 : sleep 可以用来将目前动作延迟一段时间 参数说明 : –help : 显示辅助讯息 –version : 显示版本编号 number : 时间长度，后面可接 s、m、h 或 d 其中 s 为秒，m 为 分钟，h 为小时，d 为日数 例子 : 显示目前时间后延迟 1 分钟，之后再次显示时间 : date;sleep 1m;date 这个命令更多应用于shell脚本编程里和程序里 如下面的一段程序： 应用程序： 复制代码 代码如下: #include usleep(n) //n 微秒 Sleep（n）//n毫秒裂乱御 sleep（n）//n秒 驱动程序： #include mdelay(n) //milliseconds 其实现 #ifdef notdef #define mdelay(n)...