IRQL

IRQL (англ. Interrupt Request Level) — букв. «уровень запроса прерывания». Механизм программно-аппаратной приоритизации, применяемый для синхронизации в операционных системах семейства Windows NT. IRQL является программным атрибутом (из-за того, что не поддерживается аппаратно) процессора и указывает приоритет кода, исполняющегося на этом процессоре по отношению к прерываниям и другим асинхронным событиям. Для аппаратных прерываний в большинстве случаев IRQL реализуется аппаратно (пример: понятие приоритета прерывания в контроллере i8259A или приоритет задачи, указываемый в регистре TPR в APIC), однако код операционной системы сам может логически находиться на разных приоритетах, в таком случае дополнительные уровни IRQL реализуются программно.Например, приоритет планировщика потоков или DPC выше, чем приоритет пользовательских потоков. Если бы это было не так, тогда потоки могли бы вытеснить планировщик и тем самым «отключить» вытесняющую многозадачность, в свою очередь планировщик может быть сделан прерываемым аппаратными прерываниями.В Windows NT применяется 32 уровня IRQL (в скобках указано числовое значение): * High (31) * Power fail (30) * IPI (29) * Clock (28) * Profile (27) * Диапазон аппаратных прерываний, называемых Devices IRQL, или DIRQL (от 26 до 3) * DPC/DISPATCH (2) * APC (1) * PASSIVE (0) Это означает, например, что планировщик (работающий на уровне DPC/DISPATCH) может быть прерван аппаратными прерываниями, межпроцессорными прерываниями (IPI) и т. д., но не может быть прерван асинхронными процедурами (APC) и обычными потоками, работающими на уровне PASSIVE. Межпроцессорные прерывания IPI могут быть прерваны сбоем электропитания (прерывание на уровне Power fail), но не могут быть прерваны обычными аппаратными прерываниями от устройств и т. д. Также IRQL помогает отслеживать и выявлять логические ошибки при проектировании ОС. Легендарная ошибка с сообщением IRQL_NOT_LESS_OR_EQUAL означает следующую ситуацию: драйвер или другой привилегированный код с IRQL >= DPC/DISPATCH обратился к отсутствующей в памяти странице, требуется вызов подсистемы, подгружающей страницы с диска, однако эта подсистема в соответствии с архитектурой Windows NT имеет IRQL меньше, чем DPC/DISPATCH. Следовательно, она не имеет права прерывать тот код, который вызвал ошибку страницы. В то же время привилегированный код не может продолжить выполнение, пока страница не будет загружена. Возникает логический тупик, который, собственно, и приводит к краху ОС. При выполнении кода с IRQL >= DPC/DISPATCH, любое состояние ожидания от (мьютекса, семафора), приводит к краху ОС; Когда нынешний поток входит в это состояние, планировщик потоков должен запланировать другой поток на текущем ядре процессора. Но, поскольку приоритет планировщика равен DPC/DISPATCH, он не сможет прервать работу нынешнего потока. В Linux применяются сходные механизмы. К примеру, код обработчика прерывания может быть разделен на две «половины»: top half и bottom half, «верхняя» часть эквивалентна собственно обработчику, «нижняя» — отложенной процедуре (аналог в Windows — DPC). Bottom-half-процедура может быть прервана Top-half-процедурой, но не наоборот. Таким образом, top-half и bottom-half логически эквивалентны уровням IRQL Device IRQL и DPC/DISPATCH, соответственно.