Ⅰ. 인터럽트 분산 처리 알고리즘 설계

1. 인터럽트 부하 분산 알고리즘

인터럽트 부하를 분산시키는 기준은 2가지로 나눌 수 있다.
- 전체 인터럽트 처리 횟수를 사용하는 것
- (장점) 자료구조 간단하며, 코드 구현이 쉽다.
- (단점) ① 어떤 인터럽트로 인해 부하가 증가하는지 알 수 없으므로, I/O APIC를 수정할 때마다 I/O 리다이렉션 테이블의 목적지 필드를 전부 다른 코어로 변경해야 한다. ② 부하 분산이 수행되어도, 모든 인터럽트가 한쪽 코어에서만 처리되므로, 인터럽트 처리량 측면에서는 싱글코어 프로세서와 별 차이가 없다.
- 벡터별 인터럽트 처리 횟수를 사용하는 것
- (장점) ① 인터럽트 벡터별로 처리 횟수가 저장되므로, 코어에 부하를 주는 인터럽트를 정확히 판단할 수 있다. ② 인터럽트가 여러 코어에서 동시에 처리되기 때문에, 인터럽트 처리량도 향상된다.
- (단점) 자료구조가 복잡하다.

2. 인터럽트 부하 분산을 위한 자료구조 설계

인터럽트 부하를 분산시키려면, “인터럽트 벡터별 처리 횟수”가 가장 중요하다.
- 인터럽트를 처리한 횟수를 코어별로 해야하므로, (코어 개수 x 인터럽트 벡터 개수) 만큼의 공간이 필요하다.
- 인터럽트를 분산하지 않아도 되는 경우도 존재하므로, 부하 분산 기능 사용 여부를 저장한다.

인터럽트 부하 분산을 위한 자료구조

// 인터럽트 벡터의 최대 개수, ISA 버스의 인터럽트만 처리하므로 16
#define INTERRUPT_MAXVECTORCOUNT        16

typedef struct kInterruptManagerStruct
{
    // 코어별 인터럽트 처리 횟수, 
    //      최대 코어 개수 x 최대 인터럽트 벡터 개수로 정의된 2차원 배열
    QWORD vvqwCoreInterruptCount[ MAXPROCESSORCOUNT ][ INTERRUPTHANDLER_MAXVECTORCOUNT ];

    // 부하 분산 기능 여부
    BOOL bUseLoadBalancing;

    // 대칭 I/O 모드 사용 여부
    BOOL bSymmetricIOMode;
} INTERRUPTMANAGER;

Ⅱ. 인터럽트 부하 분산 구현

1. 인터럽트 매니저 자료구조 초기화 함수 구현

최초 부팅 후, os의 상태는 PIC 모드나 가상 연결 모드이다.
초기 상태는 대칭 I/O가 아니므로, 대칭 I/O모드는 FALSE(0)이 된다.
대칭 I/O 모드가 아니면 인터럽트 부하 분산 기능을 사용할 수 없기 때문에, FALSE(0)가 된다.
코어 별 인터럽트 처리 횟수는 한 번도 인터럽트를 처리한 적이 없기 때문에, FALSE(0)가 된다.

인터럽트 자료구조 초기화 함수의 코드

void kInitializeHandler( void ){
		kMemSet( &gs_stInterruptManager, 0, sizeof( gs_stInterruptManager ) );
}

2. 인터럽트 모드 설정 함수와 인터럽트 처리 횟수 증가 함수 구현

대칭 I/O 모드 사용 여부를 설정하는 함수와 인터럽트 부하 분산 사용을 설정하는 함수의 코드

// 인터럽트 처리 모드를 설정
void kSetSymmetricIOMode( BOOL bSymmetricIOMode ){
    // 대칭 I/O 모드 사용 여부를 나타내는 필드
    gs_stInterruptManager.bSymmetricIOMode = bSymmetricIOMode;
}

// 인터럽트 부하 분산 기능을 사용할지 여부를 설정
void kSetInterruptLoadBalancing( BOOL bUseLoadBalancing ){
    gs_stInterruptManager.bUseLoadBalancing = bUseLoadBalancing;
}

인터럽트 처리 횟수를 증가시키는 함수의 코드
- 인터럽트 처리 횟수를 저장하는 테이블은 코어와 IRQ별로 관리한다.
- 인터럽트 처리 횟수를 처리하는 함수는 코어에 관련된 IRQ 처리 횟수 필드에 업데이트할 수 있어야 한다.
```
void kIncreaseInterruptCount( int iIRQ )
{
		gs_stInterruptManager.vvqwCoreInterruptCount[ kGetAPICID() ][ iIRQ ]++;
}
```

3. 인터럽트 부하 분산 함수와 인터럽트 전달 경로 변경 함수 구현

인터럽트 처리 횟수를 검색할 때, 주의할 점
- 처리 횟수가 8byte 정수의 최댓값을 넘을 경우, 오버플로우가 발생한다.
- 이러한 문제를 해결하기 위해, 8byte 정수의 최댓값이 근접했을 때 전체적으로 값을 낮춰줘야 한다.
- MINT OS에서는 쉬운 구현을 위해, 코어 간의 차이가 그리 크지 않은 점을 고려하여 8byte 정수의 최댓값이 되었을 때, 인터럽트 벡터 처리 횟수를 모두 0으로 설정한다.