11. 引導中斷

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11.1. 概述

在 PCI Express 上，中斷由 MSI 或入站中斷訊息（Assert_INTx/Deassert_INTx）表示。給定核心 IO 中的整合 IO-APIC 將來自 PCI Express 的傳統中斷訊息轉換為 MSI 中斷。如果 IO-APIC 被停用（透過 IO-APIC 表項中的掩碼位），則訊息會被路由到傳統 PCH。這種帶內中斷機制傳統上對於不支援 IO-APIC 的系統和引導過程是必需的。英特爾過去曾使用“引導中斷”一詞來描述這種機制。此外，PCI Express 協議描述了這種用於 I/O 裝置發出 PCI 風格電平中斷的帶內傳統有線中斷 INTx 機制。接下來的段落描述了核心 IO 處理 INTx 訊息路由到 PCH 的問題以及 BIOS 和作業系統中的緩解措施。

11.2. 問題

當帶內傳統 INTx 訊息被轉發到 PCH 時，它們會觸發一個新的中斷，而作業系統很可能缺少相應的處理程式。當一箇中斷長時間未被處理時，Linux 核心會將其記錄為虛假中斷（Spurious Interrupts）。當 IRQ 達到特定計數並出現“無人關心”（nobody cared）錯誤時，Linux 核心會停用該 IRQ。這個被停用的 IRQ 現在會阻止可能共享同一 IRQ 線的現有中斷的有效使用。

irq 19: nobody cared (try booting with the "irqpoll" option)
CPU: 0 PID: 2988 Comm: irq/34-nipalk Tainted: 4.14.87-rt49-02410-g4a640ec-dirty #1
Hardware name: National Instruments NI PXIe-8880/NI PXIe-8880, BIOS 2.1.5f1 01/09/2020
Call Trace:

<IRQ>
 ? dump_stack+0x46/0x5e
 ? __report_bad_irq+0x2e/0xb0
 ? note_interrupt+0x242/0x290
 ? nNIKAL100_memoryRead16+0x8/0x10 [nikal]
 ? handle_irq_event_percpu+0x55/0x70
 ? handle_irq_event+0x4f/0x80
 ? handle_fasteoi_irq+0x81/0x180
 ? handle_irq+0x1c/0x30
 ? do_IRQ+0x41/0xd0
 ? common_interrupt+0x84/0x84
</IRQ>

handlers:
irq_default_primary_handler threaded usb_hcd_irq
Disabling IRQ #19

11.3. 條件

目前，使用執行緒化中斷（threaded interrupts）是最有可能觸發此問題的情況。執行緒化中斷可能在 IRQ 處理程式喚醒後無法重新啟用。這些“一次性”（one shot）條件意味著執行緒化中斷需要保持中斷線被遮蔽，直到執行緒處理程式執行完畢。特別是在處理高資料率中斷時，執行緒需要執行完成；否則，由於發出中斷的裝置中斷仍然活躍，一些處理程式最終會發生堆疊溢位（stack overflows）。

11.4. 受影響的晶片組

傳統中斷轉發機制目前存在於許多裝置中，包括但不限於 AMD/ATI、Broadcom 和 Intel 的晶片組。透過以下緩解措施所做的更改已應用於 drivers/pci/quirks.c。

從 ICX 開始，核心 IO 裝置中不再有任何 IO-APIC。IO-APIC 只存在於 PCH 中。連線到核心 IO 的 PCIe 根埠的裝置將使用原生的 MSI/MSI-X 機制。

11.5. 緩解措施

緩解措施以 PCI quirk 的形式存在。首選方法是首先識別並利用一種方式來停用路由到 PCH。在這種情況下，可以新增一個用於停用引導中斷生成的 quirk。 [1]

Intel® 6300ESB I/O 控制器集線器
備用基地址暫存器

BIE: 引導中斷啟用

0

引導中斷已啟用。

1

引導中斷已停用。
基於 Intel® Sandy Bridge 至 Sky Lake 的 Xeon 伺服器
一致性介面協議中斷控制
dis_intx_route2pch/dis_intx_route2ich/dis_intx_route2dmi2

當此位被設定時，從 Intel® Quick Data DMA/PCI Express 埠接收到的本地 INTx 訊息不會路由到傳統 PCH——它們要麼透過整合 IO-APIC 轉換為 MSI（如果 IO-APIC 掩碼位在相應條目中清除），要麼不導致任何進一步操作（當掩碼位設定時）。

在無法直接停用路由的情況下，另一種方法是利用 PCI 中斷引腳到 INTx 路由表，以便預設將中斷處理程式重定向到重新路由的中斷線。因此，在無法停用此 INTx 路由的晶片組上，Linux 核心會將有效中斷重新路由到其傳統中斷。這種處理程式的重定向將防止虛假中斷檢測的發生，虛假中斷檢測通常會因未處理計數過多而停用 IRQ 線。 [2]

配置選項 X86_REROUTE_FOR_BROKEN_BOOT_IRQS 用於啟用（或停用）將中斷處理程式重定向到 PCH 中斷線。此選項可以透過 pci=ioapicreroute 或 pci=noioapicreroute 進行覆蓋。 [3]

11.6. 更多文件

在幾份資料手冊（下面的 6300ESB 和 6700PXH）中有關於傳統中斷處理的概述。雖然大體相同，但它提供了關於其隨晶片組處理演變的見解。

11.6.1. 停用引導中斷的示例

11.6.2. 處理程式重新路由的示例

如果您有任何未解答的傳統 PCI 中斷問題，請給我發郵件。

此致，

Sean V Kelley sean.v.kelley@linux.intel.com