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：

1. control寄存器，地址位于ITS_base + 0x000000
2. 中断转换空间，地址位于ITS_base + 0x010000
3. 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	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。

1. 一个物理非安全Group1中断发送给Redistributor的物理CPU interface；
2. 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；
3. 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；
4. 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；
5. 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；
6. 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；
7. 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。

1. 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；
2. 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；
3. ITS使用vPE ID选择vPE表中的entry，vPE表返回目标Redistributor和vPE的VPT；
4. ITS将vINTID，door-bell中断以及目标Redistributor的VPT地址；
5. 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。