GIC/ITS代码分析（11）LPI中断虚拟化之概述
这里主要介绍ITS所产生的LPI中断的虚拟化。首先对ITS寄存器映射作简要介绍。
1 ITS寄存器映射
ITS地址映射包含两个分开的64KB，该地址由ITS_base指定。基地址必须64KB对齐，这两个包含：
- control寄存器，地址位于ITS_base + 0x000000
- 中断转换空间，地址位于ITS_base + 0x010000
- vSGI空间，地址位于ITS_base + 0x020000
下表为GIC寄存器映射。
|
序号 |
类型 |
描述 |
|
GITS_CTLR |
RW |
ITS控制寄存器 |
|
GITS_IIDR |
RO |
ITS ID寄存器 |
|
GITS_TYPER |
RO |
ITS Type寄存器 |
|
GITS_MPAMIDR |
RO |
ITS支持MPAM大小 |
|
GITS_PARTIDR |
RW |
ITS PARTID寄存器 |
|
GITS_MPIDR |
RO |
ITS亲和性 |
|
GITS_STATUSR |
RW |
ITS错误报告状态寄存器 |
|
GITS_UMSIR |
RO |
ITS未映射MSI寄存器 |
|
GITS_CBASER |
RW |
ITS命令队列描述符 |
|
GITS_CWRITE |
RW |
ITS写寄存器 |
|
GITS_CREADR |
RW |
ITS读寄存器 |
|
GITS_BASER<n> |
RW |
ITS转换表描述符 |
|
GITS_TRANSLATER |
WO |
ITS转换寄存器 |
|
GITS_SGIR |
WO |
vSGI寄存器 |
2 ITS设备的模拟概述
ITS设备的模拟包含两个部分，一部分在QEMU中，一部分在内核KVM模块中。QEMU中会模拟ITS设备，让guest中能够识别到ITS设备；另一部分在内核KVM中对于ITS MMIO等模拟。
在guest中访问ITS设备寄存器所对应的MR时，会触发VM exit进入到host中，在host KVM中会根据访问不同的寄存器作不同的处理，完成MMIO处理后最终再次VM enter进入guest。
3 GICv3中LPI中断的处理
GICv3支持对LPI中断的虚拟化。GICv3增加了GICH和VGICC来支持LPI中断的虚拟化。
- 一个物理非安全Group1中断发送给Redistributor的物理CPU interface；
- 物理CPU interface检查物理中断是否发送给PE。默认情况下该检查通过，发出物理中断；
- 中断被带到EL2。hypervisor读取IAR寄存器，返回物理INTID。因此该物理INTID变成active状态。Hypervisor决定当前中断是否直接发送给当前运行vPE。hypervisor将物理INTID写入到ICC_EOIR1_EL1，在ICC_CTLR_EL1.EOImode=1情况下，该行为仅发出priority drop而不会deactive物理中断；
- Hypervisor写LR寄存器将虚拟中断变成pending状态。LR寄存器指定了vINTID。Hypervisor发出异常到vPE；
- 虚拟CPU interface检查虚拟中断是否发送给vPE。这些检查与物理中断相同，除了使用ICV寄存器。在这种情况下，检查通过并发出虚拟中断；
- 虚拟异常被带到非安全EL1。当软件读IAR时，虚拟INTID返回且虚拟中断变成active状态；
- Guest OS处理中断。当它完成中断处理时，它写EOIR发出priority drop和deactivation。因为LR寄存器记录物理INTID，它将deactivate虚拟INTID和物理INTID。
4 GICv4中LPI中断的处理
GICv4支持对虚拟LPI中断的直接注入，即不需要陷入到EL2，直接由Redistributor产生虚拟中断。
- ITS使用DeviceID从Device Table中获取合适的entry，它用于找到使用的Interrupt Translation table；
- ITS使用EventID从ITT表中选择合适的entry，它要么返回物理INTID和collection ID，要么返回vINTID和vPE ID；
- ITS使用vPE ID选择vPE表中的entry，vPE表返回目标Redistributor和vPE的VPT；
- ITS将vINTID，door-bell中断以及目标Redistributor的VPT地址；
- Redistributor比较ITS的VPT地址和当前GICR_VPENDBASER，若匹配，表示vPE被调度，虚拟INTID被发送给虚拟CPU interface；若不匹配，表明vPE没有被调度，vINTID被设置为pending状态。如果提供door-bell中断，物理INTID被发送给物理CPU interface。
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