多核CPU中断

Question

多核处理器如何处理中断？

我知道单核处理器是如何处理中断的。我也知道不同类型的中断。我想知道多核处理器是如何处理硬件、程序、CPU时序和输入/输出中断的。

Answer 1

这应被视为其他答案的延续或扩展。

大多数多处理器支持可编程中断控制器，如英特尔的APIC。这些是复杂的芯片，由若干个组件组成，其中一些可能是芯片组的一部分。在启动时，所有I/O中断都被传递到核心0(引导处理器).然后，在APIC系统中，操作系统可以为每个中断指定核心应该处理的中断。如果指定了多个核心，这意味着要由APIC系统来决定哪个核心应该处理传入的中断请求。这被称为中断亲和力。操作系统和硬件都提出了许多调度算法。一个明显的技术是通过以循环方式调度中断来负载平衡系统。另一个是英特尔的这技术，它试图平衡性能和力量。

在Linux系统上，您可以打开/proc/interrupts来查看每种类型的中断由每个核心处理了多少次。在具有8个逻辑核的系统中，该文件的内容可能类似于此：

           CPU0       CPU1       CPU2       CPU3       CPU4       CPU5       CPU6       CPU7       
  0:         19          0          0          0          0          0          0          0  IR-IO-APIC   2-edge      timer
  1:          1          1          0          0          0          0          0          0  IR-IO-APIC   1-edge      i8042
  8:          0          0          1          0          0          0          0          0  IR-IO-APIC   8-edge      rtc0
  9:          0          0          0          0          1          0          0          2  IR-IO-APIC   9-fasteoi   acpi
 12:          3          0          0          0          0          0          1          0  IR-IO-APIC  12-edge      i8042
 16:         84    4187879          7          3          3   14044994          6          5  IR-IO-APIC  16-fasteoi   ehci_hcd:usb1
 19:          1          0          0          0          6          8          7          0  IR-IO-APIC  19-fasteoi 
 23:         50          2          0          3     273272          8          1          4  IR-IO-APIC  23-fasteoi   ehci_hcd:usb2
 24:          0          0          0          0          0          0          0          0  DMAR-MSI   0-edge      dmar0
 25:          0          0          0          0          0          0          0          0  DMAR-MSI   1-edge      dmar1
 26:          0          0          0          0          0          0          0          0  IR-PCI-MSI 327680-edge      xhci_hcd
 27:      11656        381        178   47851679       1170        481        593        104  IR-PCI-MSI 512000-edge      0000:00:1f.2
 28:          5   59208205          0          1          3          3          0          1  IR-PCI-MSI 409600-edge      eth0
 29:        274          8         29          4         15         18         40   64478962  IR-PCI-MSI 32768-edge      i915
 30:         19          0          0          0          2          2          0          0  IR-PCI-MSI 360448-edge      mei_me
 31:         96         18         23         11        386         18         40         27  IR-PCI-MSI 442368-edge      snd_hda_intel
 32:          8         88         17        275        208        301         43         76  IR-PCI-MSI 49152-edge      snd_hda_intel
NMI:          4         17         30         17          4          5         17         24   Non-maskable interrupts
LOC:  357688026  372212163  431750501  360923729  188688672  203021824  257050174  203510941   Local timer interrupts
SPU:          0          0          0          0          0          0          0          0   Spurious interrupts
PMI:          4         17         30         17          4          5         17         24   Performance monitoring interrupts
IWI:          2          0          0          0          0          0          0        140   IRQ work interrupts
RTR:          0          0          0          0          0          0          0          0   APIC ICR read retries
RES:   15122413   11566598   15149982   12360156    8538232   12428238    9265882    8192655   Rescheduling interrupts
CAL: 4086842476 4028729722 3961591824 3996615267 4065446828 4033019445 3994553904 4040202886   Function call interrupts
TLB: 2649827127 3201645276 3725606250 3581094963 3028395194 2952606298 3092015503 3024230859   TLB shootdowns
TRM:     169827     169827     169827     169827     169827     169827     169827     169827   Thermal event interrupts
THR:          0          0          0          0          0          0          0          0   Threshold APIC interrupts
DFR:          0          0          0          0          0          0          0          0   Deferred Error APIC interrupts
MCE:          0          0          0          0          0          0          0          0   Machine check exceptions
MCP:       7194       7194       7194       7194       7194       7194       7194       7194   Machine check polls
ERR:          0
MIS:          0
PIN:          0          0          0          0          0          0          0          0   Posted-interrupt notification event
PIW:          0          0          0          0          0          0          0          0   Posted-interrupt wakeup event

第一列指定中断请求(IRQ)号。所有正在使用的IRQ数字都可以在列表中找到。文件/proc/irq/N/smp_affinity包含一个值，该值指定IRQ的亲和力。这个值应该根据当前的操作模式来解释。

逻辑核可以接收多个I/O和IPI中断。此时，会发生本地中断调度，也可以通过为中断分配优先级来配置。

其他可编程中断控制器也是类似的。