CN107861763B - 一种面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法 - Google Patents

Abstract

一种面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法，步骤包括：进行所述中断路由环境的保存子过程，具体为ITS寄存器环境的保存和ITS缓存的回写，制定休眠镜像；重新启动操作系统；根据所述休眠镜像启动处理器休眠后的恢复流程，恢复内存环境；进行所述中断路由环境的恢复子过程，恢复所述中断路由环境；恢复中断、设备、进程，从而完成系统恢复。本申请的有益效果是：独创性的实现方式，通过对中断控制器中的相关寄存器、内存、缓存处理以及中断路由的组织设计，实现飞腾处理器平台下休眠过程的中断路由环境一致性恢复，避免系统内存环境恢复后进程地址空间缺失等内存问题。

Description

一种面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法

技术领域

本申请属于处理器中断处理技术领域，具体地说，涉及一种面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法。

背景技术

国产飞腾系列处理器是基于ARM64体系结构，特别是飞腾1500A处理器，它采用了SOC架构，内部集成了通用中断控制器(GIC V3)和多个PCIE控制器，已经广泛地应用于桌面PC、便携式电脑和服务器领域。

飞腾处理器平台下电源管理逻辑实现方式复杂，和x86平台以及传统的ARM64平台电源管理实现逻辑差异很大。目前，Linux操作系统的电源管理技术主要都是针对X86平台或者是非PCIE总线的ARM64平台，而飞腾处理器平台则是基于PCIE总线的ARM64平台。在飞腾处理器休眠过程中，如果直接沿用传统的linux休眠流程，则很可能会导致中断路由环境在休眠前后出现不一致的问题，还会带来系统内存环境恢复后进程地址空间缺失等较严重的内存问题。

据悉，现有的处理器中断处理技术中，没有一种能解决飞腾处理器休眠过程中的中断路由环境一致性问题。

中国发明专利“一种面向龙芯3B处理器的服务器操作系统实现方法”(申请号CN201210241548.6)，该发明提供一种面向龙芯3B处理器的服务器操作系统实现方法，该方法有五大步骤S：实现体系结构相关的初始化；实现陷阱门和中断门的设置；实现支持NUMA架构的内存初始化和内存管理模块；实现中断初始化的设置；实现PCI子系统初始化的设置。虽然该发明根据龙芯3B处理器硬件的需求，实现了CPU、内存、中断和NUMA架构的支持，保证了整个操作系统的稳定运行，但是并没有考虑过飞腾处理器平台下中断处理和恢复的特殊性。

中国发明专利“用于飞腾服务器的中断控制方法”(申请号CN201210040518.9)，该发明提供了一种用于飞腾服务器的中断控制方法，包括以下步骤S：初始化；硬件中断源通过南桥CS5536中的硬件控制逻辑部件产生相应类型的中断信号，通过南桥CS5536中的中断控制器8259A路由输出为一公共中断触发信号，并在中断控制器8259A的内部寄存器中修改相应的中断位，公共中断触发信号经桥接芯片映射转换成中断消息报文并传至PCIE总线；飞腾处理器从PCIE总线获取中断消息报文，进入中断状态并调用一公共中断响应函数，读取中断控制器8259A的内部寄存器获取中断位，从而确定硬件中断源并处理中断。虽然该发明能使飞腾处理器实时接收到CS5536设备的中断消息报文并准确实时的响应，以及处理各种中断，但是并没有考虑到本发明中要解决的飞腾处理器休眠过程的中断路由环境一致性恢复问题。

中国发明专利“中断处理方法、中断控制器及处理器”(申请号CN201210122172.7)，该发明提供一种中断处理方法、中断控制器及处理器。其中方法包括：中断控制器根据预先配置的中断转消息信息，将中断源的中断转换为中断消息，然后将中断消息发送给中断响应单元，中断响应单元至少包括处理器、加速器、DMA和调试单元其中之一；中断响应单元根据中断消息进行中断响应。虽然该发明技术方案中断控制器通过中断转消息向各中断响应单元输出中断消息，降低了中断响应所消耗的软件开销，但是并没有考虑到本发明中要解决的飞腾处理器休眠过程的中断路由环境一致性恢复问题。

中国发明专利“多处理器系统中的操作系统管理的中断引导”(申请号CN201380077383.6)，该发明公开了一种操作系统，其中，中断路由器基于来自处理器集合的总负载信息，动态地将每个中断引导到所述处理器集合内的一个或多个处理器；操作系统接收该历史负载信息，以便确定对于来自给定设备的给定类型中断的预期负载、系统上的总负载以及对于每个处理器的目标负载。该发明采用中断路由器来接收中断信息，根据中断源的集合、其预期负载以及对于每个处理器的目标负载，可以在系统的运行期间将每个中断源动态指派给处理器进行处理。但是，该发明并没有考虑中断处理后的中断路由环境恢复问题。

中国发明专利“具有共享仲裁单元的服务请求中断路由器”(申请号CN201510162158.3)，该发明公开了一种服务请求中断路由器，具有中断控制单元(ICU)以及仲裁单元，仲裁单元被配置成由ICU共享，以在具有各自的服务请求中断信号并且被映射到ICU的服务请求节点(SRN)当中仲裁，以针对ICU中的每一个来确定SRN中的哪一个具有最高优先级。但是该发明并没有考虑到飞腾处理器平台下中断处理和恢复的特殊性。

PCIE：PCIE(peripheral component interconnect express)是一种高速串行计算机扩展总线标准，旨在替代旧的PCI，PCI-X和AGP总线标准。PCIE属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享总线带宽，主要支持主动电源管理、错误报告、端对端的可靠性传输、热插拔以及服务质量等功能。它的主要优势是数据传输速率高。PCIE的主要优势在于数据传输速率高。

GIC V3：GIC(Generic Interrupt Controller)是ARM公司提供的一个通用的中断控制器，其体系架构目前有四个版本：V1～V4，其中，V2最多支持8个ARM core；V3/V4支持更多的ARM core，主要用于ARM64服务器系统结构。

LPI：外围设备特定中断是在GIC V3中断控制器中新增加的一种中断类型，它和其他中断类型不一样，它一般是基于消息类型的中断，它的配置信息也不在寄存器中，而一般是在内存中。LPI中断一般有两种中断源，一种是直接传递给GIC V3的INTX类型的中断，一种是需要通过中断转换服务单元ITS来转换的中断。

ITS：中断转换服务单元是在GIC V3中断控制器中新增加的一种中断转换单元，它的主要职能是获取MSI中断的设备号和事件号，通过配置将其转换成LPI中断ID，再将中断ID投递到GIC V3中断控制器上。

MSI：消息信号中断是PCI 3.0规范里面定义的一种PCIE设备需要支持的中断类型，所有PCIE设备的任意一个功能都可以产生MSI中断。PCIE设备发送MSI中断的机制是通过执行内存写操作来实现的，MSI会传递设备号和事件号给中断控制器。

发明内容

有鉴于此，本申请为了解决现有技术存在的缺陷和不足，提供了一种面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法，通过对中断控制器中的相关寄存器、内存、缓存处理以及中断路由的组织设计，实现飞腾处理器平台下休眠过程的中断路由环境一致性恢复。

为了解决上述技术问题，本申请公开了一种面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法，并采用以下技术方案来实现。

一种面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法，步骤包括：

S102：进行所述中断路由环境的保存子过程；

S103：重新启动操作系统；

S104：恢复内存环境；

S105：进行所述中断路由环境的恢复子过程，恢复所述中断路由环境。

进一步的，所述中断路由环境的保存子过程包括ITS寄存器环境的保存和ITS缓存的回写，所述ITS为中断转换服务单元。

更进一步的，所述ITS寄存器环境的保存内容包括ITS驱动申请的设备表内存、所述ITS驱动申请的命令队列内存、所述ITS驱动申请的再分发器配置表内存和/或所述ITS驱动申请的再分发器等待队列内存。

再进一步的，根据所述中断路由环境构建休眠镜像，将所述休眠镜像存储在预设分区中，并关断所述操作系统。

进一步的，所述ITS缓存的回写是在设备释放中断过程中，对休眠过程中环境进行回写。

进一步的，所述中断路由环境的恢复子过程包括所述ITS寄存器环境的恢复和所述ITS缓存环境重新构建。

进一步的，所述面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法，在所述S102步骤之前还包括：

S101：当发起休眠流程后，操作系统进行休眠准备。

进一步的，所述面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法，在所述S105步骤之后还包括：

S106：操作系统恢复中断、设备、进程，从而完成系统恢复。

进一步的，所述S103包括重新初始化通用中断控制器GIC、CPU和/或所述ITS。

进一步的，所述S104具体为根据所述休眠镜像启动处理器休眠后的恢复流程。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一所述面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法的步骤。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：独创性的实现方式，通过对中断控制器中的相关寄存器、内存、缓存处理以及中断路由的组织设计，实现飞腾处理器平台下休眠过程的中断路由环境一致性恢复，避免系统内存环境恢复后进程地址空间缺失等内存问题。

当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请面向飞腾处理器休眠过程的中断处理和恢复方法一个实施例的流程图。

图2是本申请一个实施例的中断路由环境保存子过程的流程图。

图3是本申请一个实施例的中断路由环境恢复子过程的流程图。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明中的面向休眠过程的中断路由环境恢复方法需要飞腾处理器休眠过程的中断处理和恢复方法的支持。这是因为中断路由环境恢复方法需要飞腾处理器休眠前对中断路由环境的保存，而这一保存工作是由飞腾处理器休眠过程的中断处理方法来完成的。飞腾处理器休眠过程的中断处理和恢复方法包括中断路由环境保存子过程和中断路由环境恢复子过程。

中断路由环境是指包括中断转换服务单元(ITS)的设备表和表项、中断转换表和表项、命令队列、中断集合表和表项，以及中断控制器再分发器的等待队列表和配置表等一系列的重要信息。

ITS是在通用中断控制器GIC V3中新增加的一种中断转换单元，它主要用于获取消息信号中断(MSI)的设备号和事件号，通过配置将其转换成外围设备特定中断ID，再将该中断ID发送到通用中断控制器上。

面向休眠过程的中断路由环境恢复方法，主要步骤包括：

首先，当用户发起休眠流程后，系统进行一系列的准备，例如进程的冻结、中断的禁止、设备的休眠；

其次，进行中断路由环境的保存子过程，所保存的内容是根据ITS的特征来进行的，ITS主要功能是将PCIE总线上MSI中断路由到不同的中断控制器的再分发器上，需要考虑到的所有ITS的重要信息包括寄存器、保存在ITS缓存中的中断路由环境以及在系统内存环境中的中断路由环境；根据当前的中断路由环境构建休眠镜像，并将休眠镜像存储在swap分区中；

再次，重新启动操作系统，GIC V3、CPU、ITS均经过下电、上电、重新初始化的流程；

接下来，系统启动后如果发现存在交换swap分区的休眠镜像(即前述镜像)，则系统开始启动处理器休眠后的恢复流程，恢复休眠前的内存环境；

最后，恢复中断路由环境，恢复中断、设备、进程，完成系统恢复。

具体步骤如图1所示，包括：

S101：当用户发起休眠流程后，操作系统进行一系列的休眠准备，例如当前进程的冻结、中断的禁止和/或关闭以及设备的休眠等；

S102：进行中断路由环境的保存子过程，保存当前中断路由环境，关断系统；根据当前的中断路由环境构建休眠镜像，将休眠镜像存储在swap分区中，并关断系统；

S103：通过POWER键重新启动操作系统，重新初始化通用中断控制器GIC、CPU和/或中断转换服务单元ITS；

在关断系统以及重新启动系统的过程中，GIC V3、CPU、ITS都会经过下电、上电、重新初始化的流程；

S104：恢复内存环境；系统启动后如果发现交换swap分区中存在休眠镜像，则系统开始启动处理器休眠后的恢复流程，恢复内存环境；

S105：进行中断路由环境的恢复子过程，恢复中断路由环境；

S106：操作系统恢复中断、设备、进程，从而完成系统恢复。

本实施例S102中的中断路由环境保存子过程，主要包括ITS寄存器环境的保存和ITS缓存的回写。加入回写的原因在于：系统对ITS进行操作时通过发送命令进行的，但是ITS又没有同步命令来更新缓存和内存的方法，从而很容易引起在系统休眠过程中ITS缓存数据与内存中断路由环境数据不一致的情况发生，导致内存受到污染。

中断路由环境保存子过程具体的流程如图2所示，步骤包括：

S201：保存ITS寄存器的GITS_BASER寄存器值到its_regs_state结构体，GITS_BASER是用来保存ITS驱动申请的设备表内存的寄存器；

S202：保存ITS寄存器的GITS_CBASER寄存器值到its_regs_state结构体，GITS_CBASER是用来保存ITS驱动申请的命令队列内存的寄存器；

S203：保存ITS寄存器的GICR_PROPBASER寄存器值到its_regs_state结构体，GICR_PROPBASER是用来保存ITS驱动申请的再分发器配置表内存的寄存器；

S204：保存ITS寄存器的GICR_PENDBASER寄存器值到its_regs_state结构体，GICR_PENDBASER是保存ITS驱动申请的再分发器等待队列内存的寄存器；

S205：ITS缓存的回写；ITS缓存的回写是用于休眠过程中环境的回写，由于该步骤是在设备释放中断过程中，所以直接使用清零函数将对应设备的设备表项、中断转换表项清零，即可以达到回写的目的。

本实施例S105中的中断路由环境恢复子过程，主要包括ITS寄存器环境的恢复和ITS缓存环境重新构建。由于系统休眠恢复后，ITS缓存里面的环境是系统重启重新建立的，而内存里面的环境是系统恢复内存镜像后建立的，两者存在差异，所以需要使用ITS命令重新配置中断路由环境。具体情况可描述为：当系统休眠恢复后，系统将重新初始化设备，其中PCIE设备重新申请消息信号中断的设备号和事件号，在ITS缓存中和内存中构建了初始的中断路由环境；接下来，由于休眠恢复的流程，系统将存储在swap分区中的休眠镜像恢复到内存中，替换掉了原始内存中的中断路由环境。这样就造成了ITS缓存中和内存中的不同的中断路由环境。这里的ITS中断路由环境消息包括设备表、中断转换表、中断集合表、命令队列、等待队列和配置表等。

中断路由环境恢复子过程的具体流程如图3所示，具体包括：

S301：回写ITS寄存器的GITS_BASER寄存器，ITS寄存器环境的保存环节已经将其保存在its_regs_state结构体里面，调取its_regs_state结构体中的保存数据进行回写；

S302：回写ITS寄存器的GITS_CBASER寄存器，清空命令队列和队列指针、计数器；

S303：回写ITS寄存器的GICR_PROPBASER寄存器；

S304：回写ITS寄存器的GICR_PENDBASER寄存器；

S305：重新构建ITS的缓存设备表(即缓存DTE列表)，使用ITS注册设备表的命令，对链表里面所有的PCIE设备进行设备表项重新注册；

S306：重新构建ITS的缓存中断转换表(即缓存ITE列表)，使用ITS注册中断转换表的命令，对PCIE设备链表里面所有的中断进行中断转换表项重新注册。

本申请的有益效果是：独创性的实现方式，通过对中断控制器中的相关寄存器、内存、缓存处理以及中断路由的组织设计，实现飞腾处理器平台下休眠过程的中断路由环境一致性恢复，避免系统内存环境恢复后进程地址空间缺失等内存问题。

以上对本申请实施例所提供的一种面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，不同机构可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明创造构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法，步骤包括：

S102：进行所述中断路由环境的保存子过程,包括ITS寄存器环境的保存和ITS缓存的回写，所述ITS为中断转换服务单元；

所述ITS寄存器环境的保存内容包括ITS驱动申请的设备表内存、所述ITS驱动申请的命令队列内存、所述ITS驱动申请的再分发器配置表内存和/或所述ITS驱动申请的再分发器等待队列内存；

所述ITS缓存的回写是在设备释放中断过程中，对休眠过程中环境进行回写；

根据所述中断路由环境构建休眠镜像，将所述休眠镜像存储在预设分区中，并关断操作系统；

S103：重新启动操作系统；所述S103包括重新初始化通用中断控制器GIC、CPU和/或所述ITS；

S104：恢复内存环境；根据所述休眠镜像启动处理器休眠后的恢复流程；

S105：进行所述中断路由环境的恢复子过程，恢复所述中断路由环境，所述中断路由环境的恢复子过程包括所述ITS寄存器环境的恢复和所述ITS缓存环境重新构建。

2.根据权利要求1所述面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法，其特征在于：

在所述S102步骤之前还包括：

S101：当发起休眠流程后，操作系统进行休眠准备；

在所述S105步骤之后还包括：

S106：操作系统恢复中断、设备、进程，从而完成系统恢复。

3.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1或2所述面向飞腾处理器休眠过程的中断路由环境恢复方法的步骤。

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