[리눅스커널] 인터럽트를 잘 알아야 하는 이유

커널이 인터럽트를 처리하는 과정과 자료구조를 왜 잘 알아야 할까요? 인터럽트를 처리하는 방식이 시스템 전반에 큰 영향을 끼치기 때문입니다. 또한 리눅스 커널 시스템 전반을 잘 이해하기 위해서도 커널이 인터럽트를 어떻게 처리하는지 잘 알고 있어야 합니다. 또 다른 이유는 다음과 같습니다. 

 대부분의 리눅스 드라이버는 인터럽트를 통해 하드웨어 디바이스와 통신합니다. 그래서 디바이스 드라이버 코드를 처음 분석할 때 인터럽트를 처리하는 함수나 코드를 먼저 확인합니다. 인터럽트의 동작 방식을 잘 알고 있으면 디바이스 드라이버 코드를 빨리 이해할 수 있습니다.

 인터럽트가 발생하면 프로세스는 이미 정해진 동작을 수행합니다. 인터럽트 처리 과정을 숙지하면 프로세스가 스택 메모리 공간에서 어떻게 실행되는지 알게 됩니다. 

 CPU 아키텍처(x86, ARM)에 따라 인터럽트 벡터는 달리 동작합니다. 인터럽트 벡터가 어떻게 동작하는지 잘 알면 자연히 ARM 아키텍처에 대해 더 많이 알게 됩니다.

또한 리눅스 커널의 핵심 동작을 이해하기 위해서도 인터럽트의 세부 동작 방식을 알 필요가 있습니다. 그 이유는 다음과 같습니다.

 스케줄링에서 선점(Preemptive) 스케줄링 진입 경로 중 하나가 인터럽트 처리를 끝낸 시점입니다.
 유저 공간에서 등록한 시그널 핸들러는 인터럽트 핸들링을 한 다음 처리를 시작합니다.
 레이스 컨디션이 발생하는 가장 큰 이유 중 하나가 비동기적으로 인터럽트가 발생해서 코드 실행을 멈추기 때문입니다.

무엇보다 리눅스 커널을 새로운 보드에 포팅하거나 시스템 전반을 설계하는 개발자는 커널이 인터럽트를 어떻게 처리하는지 잘 알아야 합니다. 커널 패닉이나 시스템이 느려지는 성능 문제가 인터럽트 동작과 연관된 경우가 많기 때문입니다.

 

여기서 “비동기적”이라는 용어는 언제 발생할지 모른다는 의미입니다. 

 

 

우리가 어떤 과목을 공부하기 전에 그 과목 공부의 필요성을 알면 조금 더 집중할 수 있습니다. 인터럽트도 마찬가지입니다. 커널에서 인터럽트를 처리하는 방식을 왜 배워야 하는지 알면 덜 지루할 것입니다.

다음 절에서는 리눅스 커널에서 인터럽트를 처리하는 흐름을 살펴보겠습니다.