今天来看看虚拟中断。没有中断概念的同学可以先看看以前的文章，《ARM系列 -- 中断（一）》。
在一个非虚拟化的系统中，操作系统可以直接访问GIC的寄存器，并且处理GIC的物理中断接口（physical interrupt interface）。但是在一个虚拟化的系统中，不是这样。Guest OS并不知道它运行在虚拟系统中，其接收的中断来自GIC的虚拟中断接口（virtual interrupt interface），但是OS本身并不知道；实际上是hypervisor接管了GIC的寄存器访问和物理中断接口，且hypervisor要负责产生虚拟中断给Guest OS。
还有另外一种方式产生虚拟中断，就是通过配置HCR_EL2，由内部CPU核产生。在HCR_EL2里面有三个bit用来产生虚拟中断：
- VI：设置该bit产生一个vIRQ
- VF：设置该bit产生一个vFIQ
- VSE：设置该bit产生一个vSerror
设置这些bit位就相当于中断控制器向vCPU发送中断信号。生成的虚拟中断受PSTATE掩蔽的影响，就像常规中断一样。这种机制使用起来很简单，但缺点是hypervisor需要模拟中断控制器的操作。换言之，软件中的trap和emulate操作的开销比较大，影响性能。
通过GIC就能避免上面的问题。GIC的物理CPU接口和虚拟CPU接口是等同的，区别只是一个发送物理中断信号，另一个发送虚拟中断信号。
来看一个例子：
- 外部中断到达GIC；
- GIC产生一个物理IRQ给CPU；
- CPU转换到EL2，hypervisor通过物理CPU接口读取中断；
- Hypervisor写GIC的List寄存器产生虚拟中断；
- GIC通过vIRQ发送中断给CPU；
- CPU从EL2返回到EL1或者EL0；
- Guest OS读取中断，CPU执行中断处理程序。
在GICv4中，增加了对虚拟机直接注入虚拟中断的支持。支持GICv4的IP是GIC-700.目前的虚拟中断直接注入支持产生LPI，也就是说系统中要有ITS组件。
Hypervisor会事先通过ITS命令配置ITS，重新映射虚拟core和物理core，虚拟中断和物理中断。当ITS接到消息中断后，先要查表得到虚拟的INTID和虚拟PE，然后发给相应的redistributor。Redistributor会去检查内部的寄存器，查看vPE是否在自己这边注册过。如果注册过，发虚拟中断给vPE；如果没有，发中断给hypervisor。
GIC-700也支持软件通过将vPE和SGI-INTID写入GITS_SGIR寄存器的方式来直接注入SGI。对于PPI和SPI的直接注入，目前尚不支持。
原文链接：老秦谈芯
作者：老秦谈芯
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