【原创】浅说windows下的中断请求级IRQL

一 中断分类

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根据中断源不同，可以将中断分为

• 硬件中断：硬件上产生的中断，可以来自处理器的内部和外部。处理器的外部中断可以来自各种PIN信号接口和Local APIC的LINT0和LINT1引脚，以及外部的I/O APIC发送过来的中断信息。

• 软件中断：软件上产生的中断，使用INT指令主动发起的中断，如INT 0X40，调用0X40号的中断服务例程。

硬件中断源又可以分为

• 可屏蔽中断：可屏蔽的中断如下

1. 通过处理器的INTR pin接收的中断请求，典型地，INTR连接到8259A PIC上，在支持APIC的处理器上，LINT0被作为INTR连接到外部中断控制器上

2. 通过Local APIC产生的本地中断源

3. 来自芯片组上的I/O APIC产生的中断信息

• 不可屏蔽中断：通过处理器NMI pin接收的中断请求是不可屏蔽的，在支持APIC的处理器上INTR1 pin被作为NMI pin使用，接收来自外部的NMI信号

二 中断控制器

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• 以前的8259A PIC（8259可编程中断控制器）

在单处理器上，处理器的INTR pin接收来自外部8259中断控制器传送过来的中断请求，其位于PCI-to-ISA bridge（南桥）芯片的LPC控制器里。

每个8259A PIC的IR口都连接着一条IRQ线。主片的IR0到IR7对应着IRQ0到IRQ7线，但是IR2连接着从片的INTR pin。从片的IR0到IR7对应着IRQ8到IRQ15线。由于从片连接到主片的IR2上，所以从片的IR1同时连接到IRQ2和IRQ9。

在8259A中，主片IR0的中断请求优先级最高，主片IR7最低，从片IR0-7所有中断请求优先级都相当于IRQ2。所以IRQ线的优先级由高到低次序为IRQ0，IRQ1，IRQ8-15，IRQ3-7。

• 现在的中断控制器：APIC

为了适应多处理器，Intel在Pentium处理器开始引入了APIC（Advanced Programmable Interupt Controller）机制。

APIC经历了4个版本，82489DX芯片，APIC，xAPIC，x2APIC。xAPIC共有256个IRQ线，而x2APIC比xAPIC多了256个，总共512条IRQ线。

三 中断请求级IRQL

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在APCI中，每个IRQ都有各自的优先级，一个正在运行的线程可能被中断打断，进入到中断处理函数，当遇到优先级更高的中断，处在低优先级的中断也会被打断，进入到更高级的中断处理函数。

windows将中断的概念进行了扩展，提出了中断请求级的概念，数字低的优先级高，其中不仅包括了APIC的所有中断，也包括了3个软件中断。

用户模式的代码运行在最低优先级PASSIVE_LEVEL。驱动中的DriverEntry，派遣函数，AddDevice等函数一般运行在PASSIVE_LEVEL，在必要的时候可申请进入DISPATCH_LEVEL函数。

需要特别注意的是，windows负责线程调度的组件是运行在DISPATCH_LEVEL级别，当前的线程运行完时间片后，系统自动从PASSIVE_LEVEL级别提升到DISPATCH_LEVEL级别。当线程切换完毕后，操作系统又从DISPATCH_LEVEL降到PASSIVE_LEVEL。驱动程序的StartIO函数和DPC函数也运行在DISPATCH_LEVEL级别。在内核模式，可以通过KeGetCurrentIrpl内核函数来得到当前的IRQL级别。

四 代码中断级

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PASSIVE_LEVEL比DISPATCH_LEVEL低，在实际编程中，许多具有比较复杂功能的内核API都要求在PASSIVE下运行，而只有比较简单的API能在DISPATCH级执行。

在调用任何一个内核API前，必须查看WDK文档，了解这个内核API的中断要求

中断级的简单判断方法

如何判断我们正在编写的代码的中断级呢?暂时可以使用下面规则来处理。

• 规则1：如果在调用路径没有特殊情况（导致中断级的提高或降低），则一个函数的中断级与调用源的中断级相同；
• 规则2：如果在调用路径上有获取自旋锁，则中断级随之升高；如果有释放自旋锁，则中断级随之降低。

如果当前代码运行在DISPATCH级，而我们又必须调用PASSIVE级的内核API，使用内核API强制降低当前的中断请求级是不被允许的，windows的代码都运行在规范的中断级上，任意降低中断级都会导致不可预料的后果。
这样的问题有很多种解决方法，比如生成一个专门的线程去执行PASSIVE级的代码。

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