GICv3软件overview手册之GICv4对虚拟LPI的直接注入（1）

2024-05-07 02:28:31

GICv4增加对虚拟LPI（vLPI）中断的直接注入。该特性允许软件对ITS如何将物理event（EventID和DeviceID的合并）映射到虚拟中断。若中断的目标vPE正在运行，虚拟中断可以直接发送，而不需要先进入hypervisor。这减少了虚拟中断相关的频繁切换。

1. Redistributor, vLPI状态和配置

（1）GICR_VPROPBASER

该寄存器设置虚拟LPI配置表的地址。由于物理LPI配置表，虚拟LPI配置表记录vLPI的配置。vLPI的配置在相同的VM中对所有的vPE来说是全局的。ARM期望一个VM中所有vPE使用相同的虚拟配置表。

（2）GICR_VPENDBASER

该寄存器设置虚拟LPI pending表（VPT）的地址。由于物理LPI pending表，VPT记录了vLPI的pending表。每个vPE存在自己私有的VPT。

1.1 被调度的vPE

单个物理PE可能被多个vPE掌控，可在多个vPE上进行hypervisor的上下文切换。当前正在运行的vPE表示正在scheduled。当GICR_VPENDBASER被设置指向它的VPT时，vPE被认为是scheduled。

被调度的vPE的虚拟中断可以被直接注入。若目标vPE没有被调度，虚拟中断在VPT中被记录为pending状态。

当在多个vPE间进行上下文切换时，hypervisor必须更新Redistributor寄存器。这意味着该Redistributor必须：

（1）清除GICR_VPENDBASER.Valid

清除这个Valid位会通知Redistributor上下文切换在发生。Redistributor将从虚拟CPU接口中推出所有pending虚拟中断，保证内存中的VPT是正确的。

（2）轮询GICR_VPENDBASER.Dirty知道为0

这个Dirty位报告Redistributor完成更新VPT。新vPE不能被调度，直到该位读为0。

（3）更新GICR_VPROPBASER

若在相同VM的不同vPE中切换时，这一步没有必要。

（4）更新GICR_VPENDBASER，在过程中设置Valid=1

设置Valid位为1会通知Redistributor新的vPE现在有效，该vPE的有效中断可以直接发送给虚拟CPU接口。

VPT的头1KB是由实现定义的。ARM期望实现能够使用该空间来记录一些信息，这些信息时在上下文切换时解析VPT更快。当一个vPE被调度，Redistributor必须被通知是否这个区域包含有效数据。软件指明是否空间有效或不适用GICR_VPENDBASER.IDAI:

（1）GICR_VPENDBASER.IDAI=1(invalid)

这个保留的域无效时，Redistributor必须解析整个VPT。下列情况，IDAI位必须被设置：

- vPE被移到连接到不同GIC实现的Redistributor；

- 因为VPT已分配，vPE第一次被设置为scheduled，在分配时整个表不是被0填充；

（2）GICR_VPENDBASER.IDAI=0(valid)

这个保留域有效时，Redistributor可以使用存储的值。ARM期望这是最常见的情况。下列情况时IDAI位被清除：

- vPE在上次已调度的相同的Redistributor上进行调度；

- vPE调度在不同的Redistributor上，但连接到相同的GIC上；

- 从VPT被分配开始，vPE在第一次被调度，在分配整个VPT被0填充（表示没有pending中断）

NOTE: 限制为在分配时，包含0的VPT在第一次被调度时不在全部包含0。若vPE的ITS映射存在，虚拟中断可能在创建和第一次residency时被设置为pending。

2. GICv4的ITS操作

GICv4对ITS增加一些新的命令，和增加表的类型。这允许软件：

（1）对某个vPE将EventID-DeviceID映射到vINTID上。

- 一个doorbell中断可以选择性的被指定。若vPE没有被调度，中断产生时，pINTID被产生。

（2）将vPE映射到物理Redistributor。

当外设写寄存器GITS_TRANSLATATER:

（1）ITS使用DeviceID来在Device Table中选择合适的条目。该条目表明使用的中断转换表。

（2）ITS使用EventID从中断转换表中选择合适的条目。这会返回：

- pINTID和Collection ID

- vINTID和vPE ID，以及选择性的pINTID作为door-bell中断

（3）ITS使用vPE ID在vPE表中选择要求的条目，vPE表返回目标Redistributor和vPE的VPT的地址。

（4）ITS将vINTID, door-bell中断和VPT地址发送给目标Redistributor。

（5）Redistributor获取ITS的VPT地址（GICR_VPENDBASER）

- 若VPT地址和当前GICR_VPENDBASER匹配时，vPE被调度，vINTID被发送给虚拟CPU接口；

- 若VPT地址和当前GICR_VPENDBASER不匹配时，vPE没有被调度。vINTID被设置为pending。如果提供了door-bell中断，pINTID发送给物理CPU接口。

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