不同CPU体系间的中断控制器工作原理有较大差异，本文是《Linux mips64r2 PCI中断路由机制分析》的姊妹篇，主要分析Broadwell-DE X86_64 APIC中断路由原理、中断配置和处理过程，并尝试回答如下问题：
为什么x86中断路由使用IO-APIC/LAPIC框架，其有什么价值?
pin/irq/vector的区别、作用，取值范围和分配机制？
x86_64 APIC关键概念 Pin此处的pin特指APIC的中断输入引脚，与内外部设备的中断输入信号相连。从上图中可以看出，Pin的最大值受APIC管脚数限制，目前取值范围是[0,23]。其中[0, 15]这16个pin，基于与PIC兼容等原因考虑，有固定用途；PIRQ[A..H]这8个引脚为PCI IRQ引脚，为PCI设备提供中断路由，其中PIRQ[A..D]为纯中断引脚，PIRQ[E..H]可配置为中断引脚或GPIO引脚。
内部设备中断路由到哪个PIRQ，可以通过DxxIR(Device XX Interrupt Route Register)寄存器设置；外部设备使用哪个APIC引脚，在硬件PCB设计时即固定下来。
为什么设备中断要经过APIC再与CPU相连，而不直接与CPU相连？原因有二：1）存在大量的外部设备，但CPU的中断引脚等资源是很有限的，满足不了所有的直连需求；2）如果设备中断与CPU直接相连，连接关系随硬件固化，这样在MP系统中，中断负载均衡等需求就无法实现了。
VectorVector是CPU的概念，以CPU核的角度看，其以vector标识中断，详见下节中断路由原理介绍。
vector是IDT表（idt_table）的索引。
gate_desc idt_table[NR_VECTORS] __page_aligned_data = { { { { 0, 0 } } }, };
vector的个数由硬件决定，从上图可知，Broadwell-DE X86_64支持最多256个vector。其中前32个为系统保留使用，其他由操作系统动态分配。
vector提供优先级和亲和性绑定的支持，vector的高4位为优先级，0最低，15最高。CPU只处理优先级高于LAPIC TPR值的vector中断。
为什么在irq之外，又增加个vector概念，两者是否可以合二为一？不可以，原因主要是：vector是针对每个CPU核的，描述每个CPU核对上报中断的优先级处理和亲和性关系；而irq是全局的，它维护所有CPU核上的中断处理相关信息。
IRQ在PIC和单核时代，irq、vector、pin这个概念的确是合三为一的，irq就是PIC控制器的pin引脚，irq也暗示着中断优先级，例如IRQ0比IRQ3有着更高的优先级。当进入MP多核时代，多核CPU下中断处理带来很多问题（如如何决定哪个中断在哪个核上处理，如何保证各核上中断负载均衡等），为了解决这些问题，vector、pin等概念都从irq中剥离出来，irq仅代表所有cpu核支持的中断总数，，作为irq_desc的索引维护中断处理的相关信息。
irq的总数由下面的方式计算得出，nr_irqs为所有cpu核支持的中断总数，NR_IRQS为nr_irqs的初始值。
当irq很大时，静态分配irq_desc表将不是个明智的决定，这时内核会使用radix tree来组织irq_desc，即irq_desc_tree
nr_irqs_gsi = 64 nr_cpu_ids = 16 X = The number of irq sources we can talk about = nr_irqs_gsi+8*nr_cpu_ids+nr_irqs_gsi*16 = 1216 Y = The number of irqs we can possibly service = NR_VECTORS*nr_cpu_ids = 4096 nr_irqs = min(X, Y) = min(1216,4096) = 1216 NR_VECTORS = 256 NR_CPUS = 64 CPU_VECTOR_LIMIT = 64 * NR_CPUS = 256 * nr_cpu_ids = 4096 MAX_IO_APICS = 128 IO_APIC_VECTOR_LIMIT = 32 * MAX_IO_APICS = 4096 NR_IRQS = NR_VECTORS + max(CPU_VECTOR_LIMIT,IO_APIC_VECTOR_LIMIT) = 4352
x86_64 PCI设备中断路由原理
如上图所示，local APIC通过 I/O APIC接受中断，I/O APIC负责把中断处理成中断消息并按一定规则转发给local APIC。
如上图所示，local APIC提供the interrupt request register (IRR) 和 in-service register (ISR) 2个寄存器，在处理一个vector的同时，缓存一个相同的vector，vector通过2个256-bit的寄存器标识，256个bit代表256个可能的vector，置1表示上报了相应的vector请求处理或者正在处理中。