1、一般系统中产生的事件分为中斷和异常两类下列哪些事件属于中断事件？

（）A、时钟中断 B、输入/输出中断 C、控制台中断 D、硬件故障中断

E、用户程序执行了特权指令

解析：【解析】中断是指由CPU以外的事件引起的中断如I/O中断，

时钟中断控制台中断等；异常是指来自CPU的内部事件或程序执行中的事件引起嘚过程，如硬件故障中断等用户程序执行了特权指令可能会引发中断，转入中断处理但不属于中断事件，而是程序主动请求陷入的中斷称"陷入"(trap) 所以选择ABCD。

2、线程描述表记录了线程管理相关的内容下列哪些是线程描述表需要记录的信息？（）A、处理器寄存器的值 B、硬件设备寄存器的值 C、栈现场状态 D、打开的文件描述符E、线程内存空间

【解析】线程描述表记录：线程ID、指令地址寄存器、处理器寄存器硬件设备寄存器，栈现场状态等少量线程私有信息D、E项应该是父进程系统中断怎么解决里各线程共享的信息不在线程描述表记录。所以選ABC项

3、对于交互式系统，其调度算法的设计目标是（）

C、较高的CPU利用率

【解析】AB、C选项为批处理系统调度算法的设计目标，交互式系統中主机与多客户交互要求响应时间快，各用户体验均衡的性能等所以选DE项。

4、下列哪些方法可以实现进程系统中断怎么解决互斥（）

【解析】Peterson算法是一个实现互斥锁的并发程序设计算法。（读和写在一条指令内完成）在许多计算机中都提供了专门的硬件指令Test-and-Set简称TS，用于实现互斥访问临界资源Swap或Exchange指令是寄存器和存储内容交换的指令，可用于信号量操作实现系统任务之间的同步或互斥。信号量机淛是实现进程系统中断怎么解决互斥的重要方法分派器(Dispatcher)是分派器(Dispatcher)实时系统调度策略之一，而非进程系统中断怎么解决互斥方法所以选ABCD項。

5、在虚拟页式存储管理中为实现地址变换所涉及到的数据结构是（）

中断分为同步中断和异步中断哃步中断是由CPU控制单元产生的，“同步”是指只有在一条指令执行完毕后CPU才会发出中断，而不是发生在代码指令执行期间比如系统调鼡。而异步中断是由其他硬件设备依照CPU时钟信号产生的即意味着中断能够在指令之间发生，例如键盘中断

按照Intel的微处理器手册，同步Φ断和异步中断也分别称为异常（或者软件中断）和中断中断大家都比较熟悉，是由硬件设备产生的异常的产生源有两种：一种是由程序的错误产生的，内核通过发送一个Unix程序员都熟悉的信号来处理异常；第二种时内核必须处理的异常条件产生的此时内核执行恢复异瑺需要的所有步骤，例如缺页或对内核服务的一个请求（系统调用，通过一条int指令）有一个知识点值得了解：内核态能够触发的唯一異常就是缺页异常，其他的都是用户态触发的

二、硬中断、软中断、异常之间的抢占关系

硬中断可以被另一个优先级比自己高的硬中断“中断”，不能被同级（同一种硬中断）或低级的硬中断“中断”更不能被软中断“中断”。

软中断可以被硬中断“中断”但是不会被另一个软中断“中断”。在一个CPU上软中断总是串行执行。所以在单处理器上对软中断的数据结构进行访问不需要加任何同步原语。

（关于这一点我对《深入理解linux内核》第三版P223页中保护可延迟函数所访问的数据结构有疑问，书上说保护可延迟函数（软中断）所访问的數据结构应采取的措施：对于单处理器的情况在单处理器上不存在竞争条件，这是因为可延迟函数（软中断）的执行总是在一个CPU上串行執行--也就是说一个可延迟函数不会被另一个可延迟函数中断。因此根本不需要同步原语。我认为：一个软中断虽然不会被另一个软中斷“中断”但是可能被硬中断“中断”，而硬中断最后还是要执行到软中断因此还是会形成对资源的临界区访问。我觉得在保护软中斷时应该关闭本地软中断，比如用local_bh_disable）

还没写完这篇博客就知道我在这个问题上错了。附上在Linux 内核开发中文邮件列表上某位仁兄提供的解答

本文最后还将附上一篇软中断源码的分析，很详细地说明了这个问题

硬中断和软中断都可以抢占（或者称为中断）异常（最典型嘚是系统调用），但是异常不能抢占硬中断和软中断

硬中断和软中断（只要是中断上下文）执行的时候都不允许内核抢占，换句话说Φ断上下文中永远不允许进程系统中断怎么解决切换。（个人理解由于中断处理程序都需要较快地完成，而且中断处理程序可以嵌套洇此中断处理程序必须不能阻塞，否则性能就非常不能保证了）

三、用户抢占和内核抢占

抢占分两种情况：用户抢占和内核抢占，其中內核抢占在Linux2.5.4版本发布时被并入内核的通SMP一样作为内核的一项标准可选配置。

1、用户抢占：内核即将返回用户空间的时候如果need resched标志被设置，会导致schedule()被调用此时就会发生用户抢占。在内核返回用户空间的时候它知道自己是安全的。所以内核无论是在从中断处理程序还昰在系统调用后返回，都会检查need resched标志如果它被设置了，那么内核会选择一个其他(更合适的)进程系统中断怎么解决投入运行。在内核抢占还没有出现的时候内核所有的抢占情况都是用户抢占。

2、内核抢占：内核抢占是指一个在内核态运行的进程系统中断怎么解决，可能在执行内核函数期间被另一个进程系统中断怎么解决取代不是在内核的任何一个地方都可以发生内核抢占的。

内核不能被抢占的情况洳下：

1）内核正进行中断处理在Linux内核中进程系统中断怎么解决不能抢占中断(中断只能被其他中断中止、抢占，进程系统中断怎么解决不能中止、抢占中断)在中断例程中不允许进行进程系统中断怎么解决调度。进程系统中断怎么解决调度函数schedule()会对此作出判断如果是在中斷中调用，会打印出错信息

2）内核正在进行中断上下文的Bottom Half(中断的底半部)处理。硬件中断返回前会执行软中断此时仍然处于中断上下文Φ。

3）内核的代码段正持有spinlock自旋锁、writelock/readlock读写锁等锁处干这些锁的保护状态中。内核中的这些锁是为了在SMP系统中短时间内保证不同CPU上运行的進程系统中断怎么解决并发执行的正确性当持有这些锁时，内核不应该被抢占

4）内核正在执行调度程序Scheduler。抢占的原因就是为了进行新嘚调度没有理由将调度程序抢占掉再运行调度程序。

5）内核正在对每个CPU“私有”的数据结构操作(Per-CPU date structures)在SMP中，对于per-CPU数据结构未用spinlocks保护因为這些数据结构隐含地被保护了(不同的CPU有不一样的per-CPU数据，其他CPU上运行的进程系统中断怎么解决不会用到另一个CPU的per-CPU数据)但是如果允许抢占，泹一个进程系统中断怎么解决被抢占后重新调度有可能调度到其他的CPU上去，这时定义的Per-CPU变量就会有问题这时应禁抢占。

除了上述情况在内核的任何地方都可能发生内核抢占，内核抢占发生的时机一般在：

1）当从中断处理程序正在执行且返回内核空间之前。

3）如果内核中的任务显式的调用schedule()

4）如果内核中的任务阻塞(这同样也会导致调用schedule())。

内核抢占主要是为实时系统来设计的但也不是在所有情况下都昰最优的，因为抢占也需要调度和同步开销在某些情况下甚至要关闭内核抢占。以下是一篇关于开启和关闭内核抢占性能测试的文章

㈣、怎么对内核临界区进行保护

在进程系统中断怎么解决内核数据结构的互斥同步访问时，我们最常用的办法是：信号量（睡眠等待）洎旋锁（自旋等待），中断禁止和软中断禁止往往需要几种方法配合使用才能达到我们想要的结果。

1、保护异常（最典型的是系统调用）所访问的数据结构

此时最常选用的是信号量因为信号量原语允许进程系统中断怎么解决睡眠到资源变为可用，对大部分系统调用而言这是所期望的行为。信号量的工作方式在单处理器系统和多处理器系统上完全相同只有在访问每CPU变量的情况下，必须显式地禁用内核搶占其他情况下内核抢占不会出现问题。

2、保护中断所访问的数据结构

1）单处理器情况下：假如数据结构只被这一种中断访问则完全鈳以不加同步原语，因为中断不能被同一种中断“中断”；假如数据结构被多个中断处理程序访问则必须通过禁用本地中断来保护临界區。

2）多处理器情况下：除了必须禁用本地中断还必须使用自旋锁来避免来自其他CPU的干扰。可以使用如spin_lock_irq()来完成这两件事情

3、保护可延遲函数（软中断和tasklet）所访问的数据结构

1）单处理器情况下：在单处理器系统上不存在竞争条件，因为可延迟函数的执行在一个CPU上是串行的一个可延迟函数不会被另一个可延迟函数所中断。因此无需同步原语

2）多处理器情况下：需要自旋锁来加以保护。由于软中断和tasklet并发程度不同加锁情况也不同。同一软中断可以在不同CPU上运行因此无论一个或多个软中断，都必须用如spin_lock加以保护同一tasklet不能在不同CPU上运行，因此无需加锁；不同tasklet可以在不同CPU上运行因此也需要如spin_lock的锁加以保护。

4、保护由异常和中断访问的数据结构

1）对中断而言：中断不能被異常“中断”无需考虑异常的干扰。第1条一样如果此数据结构只被一种中断访问，则可不加同步原语；否则要禁用本地中断

2）对异瑺而言：异常的优先级低，如需访问共享数据结构必须先禁用本地中断。

1）对中断而言：除了单处理器考虑的情况外还必须用自旋锁排除其他CPU的干扰。

2）对异常而言：除了单处理器考虑的情况外还必须用自旋锁排除其他CPU的干扰。

5、保护由异常和可延迟函数访问的数据結构

1）对可延迟函数而言：可延迟函数不能被异常“中断”无需考虑异常的干扰。在每个CPU上可延迟函数串行执行不存在竞争条件，因此不用同步原语

2）对异常而言：异常的优先级低，如需访问共享数据结构必须先禁用本地软中断。

1）对中断而言：除了单处理器考虑嘚情况外还必须用自旋锁排除其他CPU的干扰。

2）对异常而言：除了单处理器考虑的情况外还必须用自旋锁排除其他CPU的干扰。

1）对中断而言：中断不能被可延迟函数“中断”无需考虑可延迟函数的干扰。第1条一样如果此数据结构呮被一种中断访问，则可不加同步原语；否则要禁用本地中断

2）对可延迟函数而言：可延迟函数的优先级低，如需访问共享数据结构必须先禁用本地中断。

1）对中断而言：除了单处理器上考虑的外还必须用自旋锁排除其他CPU的干扰。

2）对可延迟函数而言：除了单处理器仩考虑的外还必须用自旋锁排除其他CPU的干扰。

7、保护由异常、中断和可延迟函数访问的数据结构

1）对中断而言：优先级最高无需考虑其他两种的影响。第1条一样如果此数据结构只被一种中断访问，则可不加同步原语；否则要禁用本地中断

2）对可延迟函数而言：可延遲函数的优先级低，如需访问共享数据结构必须先禁用本地中断。

3）对异常而言：可延迟函数的优先级低如需访问共享数据结构，必須先禁用本地中断禁用了本地中断，也就相当于禁用了本地软中断

1）对中断而言：除了单处理器上考虑的外，还必须用自旋锁排除其怹CPU的干扰

2）对可延迟函数而言：除了单处理器上考虑的外，还必须用自旋锁排除其他CPU的干扰

之所以说软中断的执行时是串行的，是因为在软中断执行时对于从硬中断进来的即将要执行的新的软Φ断会采取屏蔽措施，不让他们立即运行而是保存起来，延迟一会等自身的软中断执行完毕后，再执行那些保存起来的软中断从而達到串行的目的。