register two different IRQs and install two different handlers for the single driver
"É tão fácil assim". A resposta para "é possível" é "sim".
As contas de interrupção do dispositivo não irão interromper uma a outra na mesma CPU.
De acordo com o LDD3 (isso é bastante antigo agora), uma rotina de interrupção única pode garantir que ele não seja executado em várias CPUs simultaneamente. Não tenho certeza do que isso significava - não consigo imaginar que isso se aplique a interrupções temporizadas.
No seu driver, eu esperaria que fosse possível executar as diferentes rotinas de interrupção ao mesmo tempo, em diferentes CPUs.
No entanto, o típico "spin lock irqsave" para obter exclusão mútua quando necessário, ainda deve funcionar bem neste caso.
Você pode querer verificar novamente se você tem o watchdog do NMI e o lockdep ativado em seu sistema de teste :). O watchdog NMI irá disparar se uma CPU ficar presa girando dentro de uma rotina de interrupção.