kvm中斷虛擬化

1、x86平台主要使用的中斷型別有pic、apic及msi中斷，在多核系統下的apic結構圖如下所示，每個cpu有乙個lapic，外部中斷通過ioapic**到lapic，如果是msi中斷，則繞過了io apic直接發給lapic。

2、kvm初始化過程為每個虛擬機器維護乙個pic主控制器、乙個pic備控制器以及乙個ioapic控制器，每個vcpu維護乙個lapic控制器。同時每個虛擬機器有一張中斷路由表（kvm_irq_routing_table）。中斷路由表裡的chip二維陣列儲存非msi中斷的gsi號，每個中斷都有自己的routing_entry，routing_entry儲存了中斷的型別（pci、ioapic、msi）、中斷號、以及set觸發函式，所有的routing_entry以gsi為索引資訊掛接到route_table的map煉表裡（可能同乙個中斷號會同時關聯pic、ioapic兩種中斷type）。

ioapic裡還維護了一張中斷重對映表（redirtbl），負責為每個ioapic引腳（總共24個引腳）收到的中斷選擇路由到哪個lapic，每個vcpu的lapic控制器則模擬了主要的apic暫存器（irr、isr、eoi）。

3、中斷路由表初始過程

kvm建立好pci、ioapic控制器後，會先使用default_routing（kvm/irq_common.c）安裝預設的中斷路由表。

kvm_arch_vm_ioctl

kvm_create_pic

kvm_ioapic_init

kvm_setup_default_irq_routing

kvm_set_irq_routing

setup_routing_entry

static int setup_routing_entry(struct kvm *kvm,
struct kvm_irq_routing_table *rt,
struct kvm_kernel_irq_routing_entry *e,
const struct kvm_irq_routing_entry *ue)
int kvm_set_routing_entry(struct kvm *kvm,
struct kvm_kernel_irq_routing_entry *e,
const struct kvm_irq_routing_entry *ue)
e->irqchip.irqchip = ue->u.irqchip.irqchip;
e->irqchip.pin = ue->u.irqchip.pin + delta;
if (e->irqchip.pin >= max_pin)
goto out;
break;
case kvm_irq_routing_msi:
e->set = kvm_set_msi;
e->msi.address_lo = ue->u.msi.address_lo;
e->msi.address_hi = ue->u.msi.address_hi;
e->msi.data = ue->u.msi.data;
if (kvm_msi_route_invalid(kvm, e))
goto out;
break;
default:
goto out;
} r = 0;
out:
return r;
}

setup_routing_entry的ue引數即為default_routing，以上的流程主要就是將default_routing定義的路由資訊儲存到routing_table裡，default_routing初始化定義了0-24號中斷的基本資訊，如中斷type（都是非msi的irqchip型別，包括pic、ioapic），中斷gsi號等。中斷路由表除了初始化安裝外，還可以通過kvm_set_gsi_routing重新安裝。

#define ioapic_routing_entry(irq) \
}#define routing_entry1(irq) ioapic_routing_entry(irq)
#define pic_routing_entry(irq) \
}#define routing_entry2(irq) \
ioapic_routing_entry(irq), pic_routing_entry(irq)
static const struct kvm_irq_routing_entry default_routing = ;

4、中斷觸發流程

當vfio或vhost等後端通過eventfd喚醒kvm中斷處理函式後，會進入irqfd_inject，然後呼叫kvm_set_irq，kvm_set_irq主要是查詢中斷路由表，找到中斷對應的routing_entry，然後呼叫其set觸發函式，如果是ioapic型別的中斷，則會呼叫kvm_set_ioapic_irq，最後進入ioapic_service處理函式。ioapic_service主要是找到中斷的重對映表，然後查詢中斷的目的地資訊並**到對應vcpu的lapic去處理。

static int ioapic_service(struct kvm_ioapic *ioapic, int irq, bool line_status)
else
ret = kvm_irq_delivery_to_apic(ioapic->kvm, null, &irqe, null);
if (ret && irqe.trig_mode == ioapic_level_trig)
entry->fields.remote_irr = 1;
return ret;
}

lapic收到中斷後，會根據不同的delivery_mode呼叫不同的處理函式，以常見的apic_dm_fixed為例，處理函式還會判斷是否啟用apicv功能，使用apicv和不使用apicv走不同的觸發流程。

static int __apic_accept_irq(struct kvm_lapic *apic, int delivery_mode,
int vector, int level, int trig_mode,
struct dest_map *dest_map)
//判斷是否使用apicv
if (vcpu->arch.apicv_active)
kvm_x86_ops->deliver_posted_interrupt(vcpu, vector);
else 
break;
}

1）、如果使能了apicv，最終呼叫vmx_deliver_posted_interrupt，使用中斷posting的方式來通知vcpu處理中斷。

static void vmx_deliver_posted_interrupt(struct kvm_vcpu *vcpu, int vector)

2）、如果沒有使能apicv功能，則標記lapic的irr暫存器，通過kvm_make_request標記vcpu有中斷請求事件，然後觸發vcpu vm-exit。當vcpu重新回到guest模式時，會檢查是否有中斷請求事件，如果有，則設定isr、ppr等暫存器資訊。

vcpu_enter_guest

inject_pending_event

kvm_cpu_get_interrupt

kvm_get_apic_interrupt

kvm_queue_interrupt

int kvm_get_apic_interrupt(struct kvm_vcpu *vcpu)

最後再呼叫vmx_inject_irq將之前儲存在kvm_queued_interrupt的中斷資訊寫到vmcs的vm_entry_intr_info_field，等vcpu執行vm_entry時，就能感知到該中斷的存在。

static void vmx_inject_irq(struct kvm_vcpu *vcpu)
intr = irq | intr_info_valid_mask;
if (vcpu->arch.interrupt.soft) else
intr |= intr_type_ext_intr;
vmcs_write32(vm_entry_intr_info_field, intr);

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KVM 記憶體虛擬化

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