마이크로프로세서에서 인터럽트(interrupt)란 마이크로프로세서(CPU)가 프로그램을 실행하고 있을 때, 입출력 하드 웨어 등의 장치나 또는 예외상황이 발생하여 처리가 필요할 경우에 마이크로프로세서에게 알려 처리할 수 있도록 하 는 것을 말한다.
키보드가 눌려지거나, 네트워크 인터페이스를 통해 패킷이 도착하거나 하는 경우 인터럽트가 발생한다.
이때 작업을 처리하는 함수를 인터럽트 핸들러(interrupt handler)라고 부른다.
인터럽트는 크게 2가지로 구분할 수 있다.
외부 인터럽트 – 현재 태스크과 상관없는 외부 주변장치에서 발생된 비동기적인 하드웨어 인터럽트
키보드, 네트워크 인터페이스 등
트랩 – 현재 수행중인 태스크와 관련 있는 동기적인 인터럽트, 예외처리
devide by zero, segmentation fault, page fault, system call 등
리눅스는 외부 인터럽트와 트랩을 처리하기 위한 인터럽트 핸들러의 시작 주소를 IDT(Interrupt Descriptor Table)인 idt_table 이라는 이름의 배열에 기록한다.
0 ~ 31까지 32개 엔트리를 트랩 핸들러를 위해 할당하고, 그 외 엔트리를 외부 인터럽트 핸들러를 위해 사용한다.
시스템 콜 처리
시스템 콜은 사용자 레이어에서 리눅스 운영체제가 제공하는 커널의 기능(함수)을 수행할 수 있는 진입점이다.
sys_open(), sys_read(), sys_write(), sysclose() 등 시스템 콜 함수는 전통적으로 sys 접두어가 붙는다.
시스템 콜의 종류와 번호는 (/arch/x86/syscalls/syscall_64.tbl) 파일에 아래와 같이 정의되어 있다. (약 350여개)
x86 32비트 시스템의 경우 /arch/x86/syscalls/syscall_32.tbl 약 389여개
x86 32비트 시스템에서 사용자 레이어에서 fork() 하는 상황이라고 가정해보자.
fork() 시스템 콜 함수는 sys_call_table의 sys_open을 호출하고 2번을 의미한다.
인터럽트 전반부/후반부 처리
커널에서 인터럽트 처리는 두 부분으로 나누어져 있다.
전반부 처리(top half) – 인터럽트 핸들러가 담당, 인터럽트를 받은 즉시 실행
후반부 처리(bottom half) – 나중에 할 수 있는 일은 지연
예시
네트워크 카드가 패킷을 수신하면 커널에 이를 알려야 한다.
즉시 인터럽트를 발생시키고 수신한 패킷을 메모리에 복사한 다음, 네트워크 카드가 다시 패킷을 수신할 수 있는 상태로 조정한다.
시간에 민감하고 하드웨어 의존적인 상황
인터럽트 처리가 끝나면 제어권을 실행이 중단된 코드로 다시 돌려준다.
여기 까지가 전반부 처리(top half)이다.
이후 일정 시간이 지나거나 버퍼가 일정량 쌓이면 메모리에 존재하는 패킷을 처리하는 작업은 후반부 처리(bottom half)에서 이루어진다.
주요 인터럽트 제어 함수
#include <asm/system.h>
#include <asm/irq.h>
local_irq_disable(); /* 현 프로세서의 인터럽트 전달을 비활성화한다. */
local_irq_enable(); /* 현 프로세서의 인터럽트 전달을 활성화한다. */
unsigned long flags;
local_irq_save(flags); /* 현 프로세서의 인터럽트 전달 상태를 저장하고 비활성화 한다. */
local_irq_restore(flags); /* 현 프로세서의 인터럽트 전달 상태를 복원한다. */
void disable_irq(unsigned int irq); /* 지정한 인터럽트를 비활성화, 반환하기 전에 모든 핸들러가 종료되었는지 확인. */
void disable_irq_nosync(unsigned int irq); /* 지정한 인터럽트를 비활성화한다. */
void enable_irq(unsigned int irq); /* 지정한 인터럽트를 활성화한다. */
void synchronize_irq(unsigned int irq); /* 실행중인 인터럽트 핸들러가 있으면 핸들러가 종료된 다음 반환한다. */
인터럽트
인터럽트 개요
시스템 콜 처리
/arch/x86/syscalls/syscall_64.tbl) 파일에 아래와 같이 정의되어 있다. (약 350여개)/arch/x86/syscalls/syscall_32.tbl약 389여개인터럽트 전반부/후반부 처리
주요 인터럽트 제어 함수