》小明去BAT公司面试面试官：我叫神马小明：小明面试官：时钟中断是什么？小明：手表坏了，所以我不跑了面试官：？??没关系。面试官接着问：时钟中断处理程序出现pagefault怎么办？小明嘀咕：为什么表坏了就没液了？这是什么表啊。。。液压手表？加多少油...面试官：小明同学，滚...”以上是一句玩笑话，但这是一道面试必答题，考查大家对中断和异常处理的理解程度。如果对中断和异常没有深入的了解，是很难胜任Linux相关的研发工作的。如果你能搞清楚这道题的来龙去脉，你面试BAT或者其他大公司就没有问题了。无独有偶，今天本大叔的VIP跑团里，有人问了这样一个问题，中断处理函数ISR能不能出现pagefault中断？当页面错误发生时会发生什么？【如果你也想加入VIP跑团与笨叔叔交流，请点击“阅读原文”订阅旗舰文章】01什么是分页？首先我们搞清楚两件事：一是中断，二是缺页中断。他们都是中断吗？答案显然是否定的。中断和页面错误是兄弟，但不是同一个人。在大多数架构中，pagefault实际上就是pagefault，英文叫做“PageFault”。我不知道从哪本教科书中“页面错误”被称为页面错误。实际上，它会被翻译成页面错误。比较合适，不然同学们天真地认为缺页中断和普通的外设中断没什么区别。在ARM32处理器中，中断和异常是明确划分的。中断包括IRQ和FIQ中断。我们常说的常见外设中断就是IRQ中断。异常分为数据中止、未定义中止和预取异常。从异常向量表可以看出，当中断和异常发生时，它们的处理入口是不同的。当外设中断发生时，其处理步骤如下：在vector_IRQ汇编函数中运行到IRQ向量表，将当前的lr和spsr保存到中断栈中，在SVC模式下跳转到SVC模式，判断中断的发生interrupt在内核态或用户态，将上下文发生时的中断保存到进程的内核栈（SVC模式），跳转到do_IRQ函数执行中断处理函数，判断是否需要抢占中断并返回上面笨叔叔总结的IRQ中断。前半部分处理了一些要经历的事情（我们在这里讨论的时候忽略了下半部分的中断）。这次小伙伴问的是第6步出现pagefault的问题。即在do_IRQ函数中，访问的内存不存在，或者页面的属性不正确，导致pagefault异常，那怎么办呢？经过笨叔叔的以上分析，我们就明白了这个问题的本质。【关于中断处理的全过程，建议你看《奔跑吧Linux内核》的第5.1章】02No.假设在中断过程的第6步发生pagefault，你访问了不该访问的内存，会导致一个马蜂窝，接下来会发生什么？（ARM处理器中的pagefault异常大概有两种，一种是进程地址空间的pagefaultexceptiondo_page_fault，另一种是vmalloc的pagefaultexceptiondo_translation_fault。后者比较简单，vmallocpage故障中断只是把init_task进程的页表复制到当前进程，我们暂时考虑更复杂的前者）。首先，异常处理的汇编代码部分和中断类似，都是经过异常模式的栈，然后跳转到当前进程的内核栈。但是异常模式有区别，就是中断处理过程，允许休眠和调度。所以当外围中断ISR处理过程中出现异常时，会出现如下情况。如图所示，在被中断的当前进程的内核栈中，会出现一个一个的栈帧，最上面的是中断发生的上下文点的栈帧，后面是do_IRQ的栈帧，以及然后是用于外围ISR处理函数的特定硬件堆栈帧。接下来是发生异常时保存的栈帧。既然在异常处理函数中允许开启中断和休眠，那么“层层嵌套”，套路太深，需要很长时间才能回到原来的中断上下文？如图，中断A发生在①处，然后保存本场景的上下文。然后在②处出现了异常，这个场景的上下文也被保存了下来。在异常处理过程③中，中断B再次发生，中断B的上下文此时发生。假设调度发生在中断B返回时，猴年能否回到③？假设调度发生在异常处理期间，同样如此。猴年能回到③吗？如果出现上述情况，中断A什么时候可以返回？因为中断控制器还在等待程远给他一个吻，这个吻叫做“EOI”，英文叫做“endofinterrupt”。或许是时间太久了，我已经等不及这个吻了。..如果上述场景发生在时钟中断中，会有什么后果？因此，为了防止在异常处理上深陷陷阱，我们来看看Linux内核做了哪些限制？在do_page_fault()函数中判断当前上下文是否在中断上下文中，由in_atomic()函数判断。如果它在中断上下文中，它会转到do_kernel_fault，并且通常会打印一个oops错误。那么in_atomic()是如何判断当前是否在中断上下文呢？这里的主要目的是判断thread_info中的preempt_count计数。【这里的preempt_count是什么意思？傻大叔这里就不解释了，建议大家看看《奔跑吧Linux内核》]第3章图3.2是不是在中断处理过程中设置了preempt_count计数？IRQ处理：irq_handle->gic_handle_irq()->handle_domain_irq()->irq_enter->_irq_enter这次终于知道IRQ中断处理会设置preempt_count计数的HARDIRQ_OFFSET域。【这部分不清楚的可以阅读《奔跑吧Linux内核》第5.1.5章】奔跑吧Linux社区坚持原创文章，原汁原味，绝不转载！喜欢的话记得打赏转发，谢谢！订阅Linux社区旗舰视频与笨叔叔一起跑、交流、跑！
