在虚拟化系统中，中断处理路径的设计直接决定了系统的实时性、确定性与稳定性。相比裸金属环境，虚拟化引入了额外的中断转发、调度与上下文切换过程，如果缺乏针对性的设计，极易导致 中断丢失、乱序、延迟抖动 或关键任务被频繁打断。

ZVM 面向嵌入式与实时场景，在中断虚拟化路径中引入了一套以 可靠性与确定性 为核心目标的中断管理机制。该机制由四项关键技术协同工作，使中断在虚拟化环境中仍然能够实现准确传递、可预测响应与稳定处理：

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01 中断同步 (Interrupt Synchronization)

中断同步是 ZVM 中断管理的第一项核心机制，其目标是确保中断信号在虚拟化环境中做到“不丢、不乱、不错过”。在设备中断触发后，如果客户 OS 尚未完成上一轮中断处理，新一轮中断便被注入，可能导致中断丢失或数据错误。为此，ZVM 在中断转发路径中引入了同步机制，通过 Notify 与 ACK 形成明确的双向确认流程，使每一次中断的触发、投递与完成状态都可被精确感知和控制，从而保证中断处理过程的完整性与可追溯性。

图1. ZVM 中断同步示例

如图1所示，当物理 UART 接收到来自 PC 端的数据并触发物理中断后，中断首先被物理中断控制器送达 ZVM。ZVM 在完成中断接收后，通过虚拟中断控制器向目标客户 OS 发送中断通知（Notify），并由虚拟 UART 设备呈现给客户 OS。客户 OS 在完成 UART 中断服务程序后，向 ZVM 返回处理完成的确认信号（ACK）。在 ACK 返回之前，ZVM 会持续保持该中断处于“处理中”状态，避免同类中断被重复注入或覆盖，从而形成清晰、可控的中断生命周期。

02 中断过滤 (Interrupt Filtering)

在多核虚拟化系统中，客户 OS 内部常通过 IPI（核间中断）实现 vCPU 之间的协同。如果 IPI 不加区分地发送，容易频繁打断正在执行高优先级任务的 CPU，影响实时任务的执行。ZVM 在中断管理中引入中断过滤机制，在发出 IPI 之前对目标 CPU 的运行状态和线程优先级进行快速比对，仅在不会影响更高优先级任务的情况下才允许中断投递，从而避免不必要的核间中断干扰。

图2. ZVM 中断过滤示例

图2中展示了多个 vCPU 映射到不同物理 CPU 的运行状态。当 vCPU-A 试图通过 IPI 唤醒 vCPU-B 时，ZVM 会首先检查目标物理 CPU（例如 CPU1）当前是否正在执行高优先级任务。如果 CPU1 正在运行关键实时任务，对应的 IPI 请求将被 ZVM 过滤，不再继续向下投递；而当目标 CPU 处于合适状态时，中断才会被注入。这种机制避免了不必要的核间中断干扰，使实时任务能够稳定运行。

03 中断冗余 (Interrupt Redundancy)

在系统负载较高或任务切换频繁的情况下，客户 OS 可能无法在预期时间内响应中断通知，从而导致关键中断被遗漏。针对这一问题，ZVM 引入了中断冗余机制。当 ZVM 在发出 Notify 通知后，在设定时间窗口内未收到客户 OS 返回的 ACK 确认信号，系统将自动重新发送 Notify。该机制与中断同步机制配合使用，确保关键中断在异常负载条件下仍然能够被可靠处理。

图3. ZVM 中断冗余示例

如图3所示，当物理 UART 触发中断后，ZVM 向客户 OS 发送中断通知（Notify）。如果在预设时间窗口内未收到来自客户 OS 的 ACK 确认，ZVM 会认为该中断可能尚未被及时处理，并再次向客户 OS 发送中断通知。由于 ZVM 始终跟踪中断处理状态，即使发生多次 Notify，也只会对应一次有效的中断处理，从而在异常负载条件下保证关键中断“最终一定被处理”。

04 中断绑定 (Interrupt Binding)

在传统多核系统中，中断可能被动态分配到任意空闲 CPU 处理，容易引入响应延迟和抖动。ZVM 通过中断绑定机制，在客户 OS 创建阶段为关键设备建立中断绑定表，明确指定某一设备中断应投递到特定 vCPU 上处理。通过固定中断处理路径，ZVM 提升了中断响应的确定性，特别适用于串口等高频中断设备。

图4. ZVM 中断绑定示例

图4中展示了 ZVM 在系统配置阶段建立的中断映射关系：物理 UART 的 IRQ 被明确绑定到 vCPU-A。随后，当物理 UART 产生中断时，中断经由物理中断控制器送达 ZVM，ZVM 根据中断配置表将该中断直接注入到 vCPU-A，而不会再由其他 vCPU 竞争处理。通过这种方式，中断的处理路径始终保持一致，从而显著减少了中断响应的不确定性。