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中断请求级 [复制链接]

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离线天道酬勤
 

只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2016-05-19
— 本帖被 天道酬勤 从 编程技术交流 移动到本区(2016-05-19) —

Windows NT为每个硬件中断和少数软件事件赋予了一个优先级,即中断请求级(interrupt request level - IRQL)。IRQL为单CPU上的活动提供了同步方法,它基于下面规则:

一旦某CPU执行在高于PASSIVE_LEVEL的IRQL上时,该CPU上的活动仅能被拥有更高IRQL的活动抢先。

图4-1显示了x86平台上的IRQL值范围。(通常,这个IRQL数值要取决于你所面对的平台) 用户模式程序执行在PASSIVE_LEVEL上,可以被任何执行在高于该IRQL上的活动抢先。许多设备驱动程序例程也执行在PASSIVE_LEVEL上。第二章中讨论的DriverEntry和AddDevice例程就属于这类,大部分IRP派遣例程也属于这类。

某些公共驱动程序例程执行在DISPATCH_LEVEL上,而DISPATCH_LEVEL级要比PASSIVE_LEVEL级高。这些公共例程包括StartIo例程,DPC(推迟过程调用)例程,和其它一些例程。这些例程的共同特点是,它们都需要访问设备对象和设备扩展中的某些域,它们都不受派遣例程的干扰或互相干扰。当任何一个这样的例程运行时,上面陈述的规则可以保证它们不被任何驱动程序的派遣例程抢先,因为派遣例程本身执行在更低级的IRQL上。另外,它们也不会被同类例程抢先,因为那些例程运行的IRQL与它们自己的相同。只有拥有更高IRQL的活动才能抢先它们。

注意


派遣例程(Dispatch routine)和DISPATCH_LEVEL级名称类似。之所以称做派遣例程是因为I/O管理器向这些函数派遣I/O请求。而存在派遣级(DISPATCH_LEVEL)这个名称是因为内核线程派遣器运行在这个IRQL上,它决定下一次该执行哪个线程。(现在,线程调度程序通常运行在SYNCH_LEVEL级上)

图4-1. 中断请求级

在DISPATCH_LEVEL级和PROFILE_LEVEL级之间是各种硬件中断级。通常,每个有中断能力的设备都有一个IRQL,它定义了该设备的中断优先级别。WDM驱动程序只有在收到一个副功能码为IRP_MN_START_DEVICE的IRP_MJ_PNP请求后,才能确定其设备的IRQL。设备的配置信息作为参数传递给该请求,而设备的IRQL就包含在这个配置信息中。我们通常把设备的中断级称为设备IRQL,或DIRQL。

其它IRQL级的含义有时需要依靠具体的CPU结构。这些IRQL通常仅被Windows NT内核内部使用,因此它们的含义与设备驱动程序的编写不是特别密切相关。例如,我将要在本章后面详细讨论的APC_LEVEL,当系统在该级上为某线程调度APC(异步过程调用)例程时不会被同一CPU上的其它线程所干扰。在HIGH_LEVEL级上系统可以执行一些特殊操作,如系统休眠前的内存快照、处理bug check、处理假中断,等等。

IRQL的变化

为了演示IRQL的重要性,参见图4-2,该图显示了发生在单CPU上的一系列事件。在时间序列的开始处,CPU执行在PASSIVE_LEVEL级上。在t1时刻,一个中断到达,它的服务例程执行在DIRQL1上,该级是在DISPATCH_LEVEL和PROFILE_LEVEL之间的某个DIRQL。在t2时刻,另一个中断到达,它的服务例程执行在DIRQL2上,比DIRQL1低一级。我们讨论过抢先规则,所以CPU将继续服务于第一个中断。当第一个中断服务例程在t3时刻完成时,该中断服务程序可能会请求一个DPC。而DPC例程是执行在DISPATCH_LEVEL上。所以当前存在的未执行的最高优先级的活动就是第二个中断的服务例程,所以系统接着执行第二个中断的服务例程。这个例程在t4时刻结束,假设这之后再没有其它中断发生,CPU将降到DISPATCH_LEVEL级上执行第一个中断的DPC例程。当DPC例程在t5时刻完成后,IRQL又落回到原来的PASSIVE_LEVEL级。

图4-2. 变化中的中断优先级http://hi.baidu.com/wukongafei/blog/item/7f96853e14fb47fe838b1345.html

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