ITS是什么

ITS（Interrupt Translation Service）是ARM Generic Interrupt Controller v3 (GICv3)架构中的一个硬件模块，主要作用是：

把设备产生的 MSI/MSI-X 中断转换成 GIC 能处理的 LPI 中断。

一句话理解：

MSI (PCIe设备) │ ▼ ITS 翻译 (DeviceID , EventID) │ ▼ LPI │ ▼ CPU

ITS 本质就是MSI → LPI 的中断翻译引擎。

一、为什么需要 ITS

在传统 GIC（例如 GICv2）中，中断主要是：

SPI 最大大约：

≈ 1000 个

但现代设备：

• NVMe SSD
• 高速网卡
• GPU
• RDMA

需要几十到几百个 MSI 中断。

例如：

NVMe 64 queue → 64 中断

如果系统有很多设备：

SPI 完全不够

所以 GICv3 引入：

LPI (Locality-specific Peripheral Interrupt)

而ITS 就负责生成这些 LPI。

二、ITS 在系统中的位置

系统结构：

PCIe Device │ MSI write │ PCIe Root Complex │ SoC interconnect (AXI / NoC) │ ITS │ LPI │ Redistributor │ CPU

ITS 位于GIC 子系统中，通常和：

• Distributor
• Redistributor

一起构成完整 GIC。

三、ITS 的核心功能

ITS 主要做三件事情。

1 中断翻译（Translation）

设备触发 MSI 时：

Address = MSI address Data = MSI data RID = Requester ID

ITS 将其解释为：

DeviceID = RID EventID = MSI Data

然后查表：

(DeviceID , EventID) │ ▼ LPI

例如：

DeviceID = 0x0200 EventID = 5 │ ▼ LPI = 8205

2 中断路由（Routing）

ITS 决定中断送到哪个 CPU。

例如：

NVMe Queue0 → CPU0 NVMe Queue1 → CPU1 NVMe Queue2 → CPU2

这样可以：

• 避免锁竞争
• 提升性能

3 中断虚拟化（Virtualization）

ITS 支持：

• SR-IOV
• VM 直通设备
• Guest MSI

在GICv4中甚至可以：

PCIe device → Guest VM interrupt

无需 Hypervisor 参与。

四、ITS 的核心数据结构

ITS 主要依赖三个表。

1 Device Table

记录：

DeviceID → Interrupt Table

每个设备对应一个中断表。

2 Interrupt Translation Table (ITT)

记录：

EventID → LPI

例如：

EventID 0 → LPI 8200 EventID 1 → LPI 8201 EventID 2 → LPI 8202

3 Collection Table

记录：

LPI → CPU

用于决定中断送到哪个 CPU。

五、完整工作流程

假设 NVMe 触发 MSI：

Step1 设备写 MSI

PCIe Device │ MSI write (Address , Data)

Step2 ITS 捕获

ITS 得到：

DeviceID = RequesterID EventID = MSI Data

Step3 查表

(DeviceID , EventID) │ ▼ LPI

Step4 发送中断

ITS │ Redistributor │ CPU

六、为什么 ITS 这么重要

因为 ITS 让系统可以支持：

几十万中断

而不是传统的：

≈1000 SPI

这对以下设备非常关键：

• NVMe
• 100G/200G 网卡
• GPU
• RDMA

七、一句话总结

ITS 的本质就是：

MSI (PCIe) │ (DeviceID , EventID) │ ITS 翻译 │ LPI │ CPU

所以：

ITS = MSI → LPI 翻译器