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在Linux系統(tǒng)中，中斷是指任何硬件事件或異常條件發(fā)生時(shí)，通過(guò)中斷處理程序?qū)⒖刂茩?quán)從當(dāng)前執(zhí)行代碼轉(zhuǎn)移到處理這個(gè)中斷的函數(shù)中，然后再返回執(zhí)行原來(lái)的代碼。中斷對(duì)系統(tǒng)的處理速度至關(guān)重要，因?yàn)樗梢栽诎l(fā)生異常時(shí)迅速響應(yīng)且及時(shí)處理。在Linux系統(tǒng)中，中斷優(yōu)先級(jí)是影響系統(tǒng)性能的重要因素。在本文中，我們將探討Linux系統(tǒng)中斷優(yōu)先級(jí)的重要性以及如何優(yōu)化和管理中斷優(yōu)先級(jí)。
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了解中斷和中斷優(yōu)先級(jí)
中斷通常是由外部設(shè)備或其他硬件觸發(fā)的。例如，當(dāng)您的鼠標(biāo)或鍵盤(pán)觸發(fā)的事件需要被處理時(shí)，它們將產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，與CPU交互，以響應(yīng)事件。中斷請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)決定了操作系統(tǒng)在同一時(shí)刻需要處理哪些中斷請(qǐng)求。每個(gè)中斷都有一個(gè)優(yōu)先級(jí)，通常是0到255之間的一個(gè)數(shù)字，其中0是更高優(yōu)先級(jí)。如果一個(gè)中斷請(qǐng)求到來(lái)并擁有更高的優(yōu)先級(jí)，則它將被優(yōu)先處理，而較低優(yōu)先級(jí)的請(qǐng)求將被延遲處理或緩存。
中斷請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)決定了系統(tǒng)響應(yīng)中斷需求的速度。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)中斷請(qǐng)求同時(shí)觸發(fā)時(shí)，高優(yōu)先級(jí)的請(qǐng)求將被優(yōu)先處理。對(duì)于具有高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求，操作系統(tǒng)必須立即響應(yīng)以避免可能的故障或數(shù)據(jù)損失。比如，在硬盤(pán)讀寫(xiě)操作中，可能需要優(yōu)先處理磁盤(pán)操作請(qǐng)求以確保正確性和一致性。
管理中斷優(yōu)先級(jí)
為了更好地管理中斷優(yōu)先級(jí)，可以使用兩種方法：動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)和固定優(yōu)先級(jí)。
動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)是指存儲(chǔ)在操作系統(tǒng)中的中斷優(yōu)先級(jí)，可以作系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載自動(dòng)調(diào)整。這種方法可以更大程度地提高系統(tǒng)的響應(yīng)性，因?yàn)樗梢愿鶕?jù)需求實(shí)時(shí)改變中斷請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)。但是，動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)方法的缺點(diǎn)是較高的系統(tǒng)資源占用，因?yàn)樗枰粩啾O(jiān)測(cè)系統(tǒng)負(fù)載。
另一種方法是使用固定中斷優(yōu)先級(jí)，它將中斷請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)固定下來(lái)，以確保系統(tǒng)性能和資源利用的穩(wěn)定性。需要注意的是，固定優(yōu)先級(jí)的缺點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載增加時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致一些緊急的中斷請(qǐng)求得不到優(yōu)先處理。
修改中斷優(yōu)先級(jí)
在Linux系統(tǒng)中，每個(gè)中斷都有一個(gè)默認(rèn)優(yōu)先級(jí)。但是，有時(shí)需要將默認(rèn)優(yōu)先級(jí)修改為更合適的值，以更好地滿足系統(tǒng)性能和負(fù)載需求。
修改中斷優(yōu)先級(jí)可以使用“/proc/irq/{IRQ編號(hào)}/p_affinity”文件。該文件允許設(shè)置中斷掩碼，以控制CPU的分配。通常，中斷默認(rèn)平均分配到所有CPU上。但是，這種分配可能會(huì)導(dǎo)致中斷流量過(guò)高或CPU使用不均勻。因此，可以使用中斷掩碼將中斷綁定到特定的CPU上，以提高系統(tǒng)性能。
在上述文件中，按照IRQ編號(hào)輸入進(jìn)程號(hào)即可更改中斷優(yōu)先級(jí)。例如，以下命令將IRQ 5的優(yōu)先級(jí)修改為1：
# echo 1 > /proc/irq/5/p_affinity
結(jié)論
中斷是系統(tǒng)響應(yīng)外部事件的重要機(jī)制，是保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能的基礎(chǔ)。理解中斷優(yōu)先級(jí)以及如何管理和修改中斷優(yōu)先級(jí)可以幫助您優(yōu)化系統(tǒng)性能并提高響應(yīng)速度。在設(shè)計(jì)和管理大型系統(tǒng)時(shí)，中斷優(yōu)先級(jí)應(yīng)該得到充分的考慮和掌握，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。
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Linux內(nèi)核設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 進(jìn)程調(diào)度1: 基本概念
進(jìn)程大致可分為I/O密集型和 CPU密集型。
調(diào)度依據(jù) 動(dòng)態(tài)優(yōu)先雀旅級(jí) ，所謂動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)就是初始化時(shí)給出一個(gè)基礎(chǔ)優(yōu)先級(jí)，隨后優(yōu)先級(jí)可被調(diào)度程序動(dòng)態(tài)的增減。高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程也獲得較長(zhǎng)的時(shí)間片。I/O密集型通常被提升優(yōu)先級(jí)，而CPU密集型則被降低。
Linux系統(tǒng)有兩種獨(dú)立的優(yōu)先級(jí)范圍。之一種是 Nice 值，返回是，默認(rèn)值為0。數(shù)值越高優(yōu)先級(jí)越低。Nice值影響了時(shí)間片的分配。如果進(jìn)程擁有-20的Nice值，那么該進(jìn)程將被分配理論最長(zhǎng)的時(shí)間片。Nice值是所有Unix系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先級(jí)。
Linux的第二種優(yōu)先級(jí)范圍是睜歲亂 實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí) 。這個(gè)優(yōu)先級(jí)的值是可配置的。通常來(lái)說(shuō)范圍在。 所有實(shí)時(shí)進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)都高于普通進(jìn)程 。(實(shí)時(shí)進(jìn)程是什么？)
時(shí)間片是一個(gè)數(shù)值，決定了進(jìn)程被搶占前可運(yùn)行的時(shí)間。必須為進(jìn)程分配合適長(zhǎng)度的時(shí)間片。時(shí)間片太長(zhǎng)會(huì)影響系統(tǒng)的交互性，時(shí)間片太短則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)花費(fèi)大量的時(shí)間用于進(jìn)程的切換。同時(shí)還要兼顧I/O密集型和 CPU密集型進(jìn)程的矛盾。因?yàn)镮/O密集型無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間片，卻渴望經(jīng)常運(yùn)行。而Linux卻提供了相對(duì)較長(zhǎng)的默認(rèn)時(shí)間片——100毫秒。
注意到，進(jìn)程不必在每次被調(diào)度運(yùn)行后就花光自己所有的時(shí)間片。舉例來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)進(jìn)程擁有長(zhǎng)達(dá)100毫秒的時(shí)間片，那么它可以在五個(gè)不同時(shí)段運(yùn)行，每次花費(fèi)20毫秒的時(shí)間片。這么做的好處是，一個(gè)擁有長(zhǎng)時(shí)間片的進(jìn)程（盡管它本身不需要如此長(zhǎng)的時(shí)間片），可以盡可能長(zhǎng)時(shí)間的保持運(yùn)行狀態(tài)。而不會(huì)過(guò)早地被丟入等待調(diào)度的隊(duì)列中（稍后說(shuō)到）。這就好比鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)方法。
當(dāng)某進(jìn)程的狀態(tài)變?yōu)門(mén)ASK_RUNNING的時(shí)候，內(nèi)核會(huì)檢查它的優(yōu)先級(jí)是否高于當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)。如果是，調(diào)度進(jìn)程就會(huì)使該進(jìn)程搶占CPU。另外，如果一個(gè)進(jìn)程的時(shí)間片變成0（意味著用盡了所有時(shí)間片，只能等待所有進(jìn)程時(shí)間片為0才會(huì)重新分配），調(diào)度進(jìn)程會(huì)被再次調(diào)用，選擇一個(gè)新的進(jìn)程運(yùn)行。
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當(dāng)前名稱：Linux系統(tǒng)中斷優(yōu)先級(jí)的重要性及應(yīng)用解析(中斷優(yōu)先級(jí)linux)
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