讨论记录 2021.7.5 #
参与成员：向勇、陈渝、贺鲲鹏、尤予阳
中断的设计原则 #
向勇：
- 中断会在当前指令执行结束后进行检查，并尽早响应；
- 每个中断包含特权级、类型、源和目的信息；时钟既是中断类别也是中断源，外部中断的中断源为某个外设，目的为某个进程（或地址空间）；软件中断的源和目的为某个核或某个进程；
讨论成员对此达成共识。
中断的响应 #
向勇：
- 运行在低特权级，产生高特权级的中断： 根据规范，高特权级的中断不能在低特权级响应，硬件切换到高特权级处理；
- 产生一个和当前特权级相同，且目标地址空间等于当前地址空间的中断：
- 硬件：当前指令结束时，检查是否有中断；有中断时，硬件判断中断源，确定中断的特权级；硬件保存现场；硬件修改特权级；
- 软件：保存现场，响应中断，修改特权级，恢复现场；
- 产生一个和当前特权级相同，但目标地址空间不等于当前地址空间的中断： 切换到更高特权级（通常是内核）进行处理；
- 运行在高特权级，产生低特权级的中断：
- 硬件：当前指令结束时，检查是否有中断；有中断时，硬件判断中断源，确定中断的特权级；硬件保存现场；（不修改特权级）
- 软件：保存现场，在当前特权级对低特权级的数据结构中保存中断请求信息；恢复现场；当 CPU 进入相应的低特权级时，先响应中断，再进行原约定功能；
讨论成员对前三点达成一致，对第四点存在分歧：
- 向勇与贺鲲鹏：应当允许高特权级进行处理，保存中断信息，否则如果推迟到一个调度周期后，可能中断信息已经丢失或失去价值；
- 陈渝：低特权级的中断不应打断高特权级执行；类比网络丢包，中断信息的丢失是正常的；上述设计太复杂；
- 尤予阳：规范中并没有要求 PLIC 产生什么特权级的中断，这是实现决定的；这种情况下完全可以产生一个高特权级的外部中断，而不是低特权级（硬件产生的时钟和软件中断都是 M 态的）；
向勇：希望能够以用户态中断为基础实现不切换特权级、不切换地址空间的 IPC 机制，提高异步效率
“内核交换机” #
尤予阳和贺鲲鹏介绍了一种新的内核设计构想。
陈渝：时间比较紧迫，最好能够每个阶段有每个阶段的成果。
尤予阳：目前这个还处在初步设想阶段，并没有计划在短期内进一步完善或实现。
后续工作 #
- 查看 Rocket 的 CPU 实现代码，是否不响应低优先级的中断请求；（贺鲲鹏）
- 确认 PLIC 的中断是否有三条对应不同特权级的中断请求线；（尤予阳）
- 在 QEMU 和 rCore 上完成用户态中断和信号的优化；
- 最终的比较：Linux 与 rCore 的性能比较；为了更好的控制变量，可能需要在 Linux 中适配用户态中断，与不使用的情况比较；