JP2013196593A - データ処理装置、データ処理方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、複数のホストがそれぞれデバイスを管理する管理領域を分離するとともに分離した領域の間でデバイスを識別して確実に通信することができるデータ処理装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】データ処理装置1は、ホストにより送信されるコンフィグレーションリードリクエストのIDデータを管理情報としてID管理テーブル10に保存する登録処理部91と、一方の管理領域から送信された送信情報のIDデータを管理情報に基づいて変換して他方の管理領域に送信情報を送信する送信ID処理部92と、他方の管理領域から送信情報に対して返信された返信情報のIDデータを管理情報に基づいて元のIDデータに変換して一方の管理領域に返信する返信ID処理部93とを備えている。
【選択図】図2
【解決手段】データ処理装置1は、ホストにより送信されるコンフィグレーションリードリクエストのIDデータを管理情報としてID管理テーブル10に保存する登録処理部91と、一方の管理領域から送信された送信情報のIDデータを管理情報に基づいて変換して他方の管理領域に送信情報を送信する送信ID処理部92と、他方の管理領域から送信情報に対して返信された返信情報のIDデータを管理情報に基づいて元のIDデータに変換して一方の管理領域に返信する返信ID処理部93とを備えている。
【選択図】図2
Description
本発明は、ホストのアドレス領域を分離して、分離したアドレス領域の間でホスト間通信を行うデータ処理装置に関する。
近年、高速シリアルインターフェースとしてPCI Expressが普及してきている。PCI Expressは、高いデータ転送速度及びデータ帯域幅を有しており、その特徴を生かしてパーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に使用されている。PCIバス(Peripheral Components Interconnect bus)はパーソナルコンピュータ内のインターコネクトとして設計されたため、規格上複数のホスト間で通信を行うことは想定されていなかった。PCIバスと互換性を有するPCI Expressは、PCIバスと同様にホスト間通信を行うことができなかったが、PCI Expressに設けられたNon-Transparentポートを介してホスト間通信が可能となっている。
図6は、2つのホストの間でPCI Expressを用いて通信するシステム構成例である。ホストH1は、CPU101を備えており、CPU101には1つのルートコンプレックス102が接続されている。ルートコンプレックス102には、メモリ103、接続されるデバイスであるエンドポイント104及びPCI Express対応スイッチ(以下「PCIeスイッチ」と略称する)105が接続されている。PCIeスイッチ105には、エンドポイント106及びNon-Transparentポート(以下「NTポート」と略称する)を備えたPCIeスイッチ107が接続されており、PCIeスイッチ107にはエンドポイント108が接続されている。ホストH2は、CPU201を備えており、CPU201には1つのルートコンプレックス202が接続されている。ルートコンプレックス202には、メモリ203、エンドポイント205及びPCIeスイッチ204が接続されている。PCIeスイッチ204には、エンドポイント206が接続されているとともに、PCIeスイッチ204は、PCIeスイッチ107のNTポートに接続されている。
こうしたルートコンプレックス、PCIeスイッチ及びエンドポイントからなるPCI Expressのデバイスツリー構造を構築する場合、デバイスツリー構造には複数のルートコンプレックスを接続することはできない。そのため、NTポートを備えたPCIeスイッチにより2つのホストに接続されたデバイスツリー構造を接続することで、複数のルートコンプレックスの接続を実現することができる。この場合、図6の点線で囲まれた領域で示すように、NTポートにより2つのホストのアドレス領域が分離した状態に設定されている。
図7は、PCIeスイッチ107の論理的な内部構造に関するブロック構成図である。PCIeスイッチ107は、アップストリームポート301、ダウンストリームポート302及びNTポート303を備えている。システムの上流側に対応するアップストリームポート301には、PCIeスイッチ105が接続されており、システムの下流側に対応するダウンストリームポート302には、エンドポイント108が接続されている。そして、NTポート303は、ホストH2側のPCIeスイッチ204に接続されている。
PCIeスイッチ107は、複数のポート301、302及び303を結合し、ポート間でパケットルーティングを行う。論理的には、2つの仮想PCI-PCIブリッジ304及び305と仮想PCIバス306を接続して構成される。NTポート303に対応して設定されるNon-transparentブリッジ(以下「NTブリッジ」と略称する)307についても他のポートに対応して設定された仮想PCI-PCIブリッジ304及び305との間を仮想PCIバス306により接続されている。NTブリッジ307は、システムの上流側からはNTエンドポイント308として認識され、システム構成の末端のデバイスとして識別されるようになる。以後、NTブリッジが認識されるエンドポイントをNTエンドポイントと称する。また、NTブリッジ307は、ホストH2側からもNTエンドポイント309として認識されるため、どちらのホストからみてもシステム構成の末端のデバイスとして識別されるようになり、2つのホストのアドレス領域が分離した状態に設定される。そして、NTブリッジ307は、仮想PCI-PCIブリッジ304及び305と同様にトランザクションを転送する。そして、トランザクションがNTブリッジを通過する際にトランザクションのアドレス変換処理が行われる。そのため、一方のホスト側から他方のホスト側にアクセスする際に他方のホスト側のアドレス領域に対応するアドレス変換が行われてアクセス可能となる。
こうしたシステム構成の具体例としては、特許文献1には、画像処理ユニット部及び情報処理ユニット部にPCI Expressによるデータ転送ユニットを備え、データ転送ユニット間をPCI ExpressスイッチのNon-Transparentポートを使用して接続する構成が記載されている。
図8は、上述したシステム構成におけるPCI Expressのデバイスツリー構造におけるメモリトランザクションの流れに関する説明図である。図8(a)は、メモリリードリクエストを実行した場合のトランザクションの流れを示している。リクエスタからエンドポイントを介して送信されたメモリリードリクエストは、リクエストのアドレスデータに基づいてルーティングされ、メモリにアクセスされる(図中の矢印A参照)。メモリにアクセスしてリクエストされたデータを取得した後に、コンプリータからルートコンプレックスを介してリードデータを含むコンプリーションがリクエスタに返信される。リクエスタは、コンプリーションを受信することでデータを獲得する。このとき、コンプリーションの返信経路(図中の矢印B参照)は、ID(Identification)ルーティングによって設定される。
図8(b)は、メモリライトリクエストを実行した場合のトランザクションの流れを示している。リクエスタからエンドポイントを介して送信されたメモリライトリクエストは、リクエストのアドレスデータに基づいてルーティングされ、メモリにアクセスしてデータの書き込みを行う(図中の矢印C参照)。メモリライトリクエストでは、リクエスタが送信したトランザクションに対して、コンプリータがコンプリーションを返信しない。
図9は、アドレスルーティング及びIDルーティングのヘッダ構造に関する説明図である。PCI Expressでは、トランザクションは、パケットの形にして転送される。PCI Expressのトランザクション層で転送されるパケット(Transaction Layer Packet;以下TLPと略称する)は、転送するデータ(データペイロード)、トランザクションの種類を決定するTLPヘッダ、及び、データのエラー検出を行うTLPダイジェストから構成されている。TLPヘッダは、トランザクションの送信先を決定するために用いられる。トランザクションの送信先へのルーティング方法としては、アドレスルーティング及びIDルーティングがある。図9(a)は、32ビットの場合のアドレスルーティングにおけるヘッダ構造を示している。この例では、Byte8のアドレス[31:2]に格納されたアドレス値を用いて、それに対応するアドレスを割り当てたデバイスがトランザクションの送信先に設定されることになる。図9(b)は、32ビットの場合のIDルーティングにおけるヘッダ構造を示している。Byte8のバス番号、デバイス番号及びファンクション番号がトランザクションの送信先を決定するために使用され、システム内で対応する番号を割り当てたデバイスがトランザクションの送信先に設定されることになる。
こうしたヘッダ構造に基づいてトランザクションはルーティングされるが、図6に示すようにNTポートを介して別のホストシステムを接続した場合、分離したシステム領域間で使用しているアドレス空間が異なる場合がある。また、分離したシステム領域間では、バス番号、デバイス番号及びファンクション番号に同じ値が使用される場合がある。そのため、一方から他方のシステム領域へトランザクション送信を行う場合、例えば、図8(b)に示すメモリライトリクエストの処理では、リクエストパケットがNTブリッジを通過する際にアドレス変換が行われ、他方のシステム領域で使用しているアドレス空間にアクセスすることが可能となる。一方、図8(a)に示すメモリリードリクエストの場合、送信先のデバイスまではアドレスでルーティングされるため、アドレス変換によりアクセス可能である。しかしながら、コンプリーションの返信処理では、IDルーティングで行われるため、各ホストシステムで使用しているバス番号、デバイス番号及びファンクション番号に同じ値が使用されている場合、別のシステム領域内で誤ったルーティングが行われてしまう。
そこで、本発明は、複数のホストがそれぞれデバイスを管理する管理領域を分離するとともに分離した管理領域の間でデバイスを識別して確実に通信することができるデータ処理装置を提供することを目的とするものである。
本発明に係るデータ処理装置は、複数のホストがそれぞれ接続するデバイスを管理する管理領域を分離するとともに各管理領域に接続してホスト間の通信を行うデータ処理装置であって、各管理領域の前記デバイスを識別するIDデータを管理情報として保存するID管理テーブルと、一方の前記管理領域から送信された送信情報のIDデータを前記管理情報に基づいて変換して他方の前記管理領域に当該送信情報を送信する送信ID処理部と、他方の前記管理領域から前記送信情報に対して返信された返信情報のIDデータを前記管理情報に基づいて元のIDデータに変換して一方の前記管理領域に返信する返信ID処理部とを備えている。
本発明は、上記の構成を有することで、複数のホストがそれぞれデバイスを管理する管理領域を分離するとともに分離した管理領域の間でデバイスを識別して確実に通信することができる。そのため、例えば、IDルーティングによるメモリリードリクエストの返信処理を分離した領域の間で実現することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明に係る実施形態を備えたホストシステム構成図である。この例では、2つのホストH1及びホストH2の間でPCI Expressを用いて通信するようにシステム構成されている。ホストH1は、CPU11を備えており、CPU11には1つのルートコンプレックス12が接続されている。ルートコンプレックス12には、メモリ13、接続されるデバイスであるエンドポイント14及びPCI Express対応スイッチ(以下「PCIeスイッチ」と略称する)15が接続されている。PCIeスイッチ15には、エンドポイント16及びデータ処理装置1が接続されており、データ処理装置1にはエンドポイント17が接続されている。ホストH2は、CPU21を備えており、CPU21には1つのルートコンプレックス22が接続されている。ルートコンプレックス22には、メモリ23、エンドポイント24及びPCIeスイッチ25が接続されている。PCIeスイッチ25には、エンドポイント26が接続されている。
データ処理装置1は、NTポートを備えており、PCIeスイッチ25とNTポートで接続されている。そのため、ホストH1が接続されたデバイスを管理する管理領域R1とホストH2が接続されたデバイスを管理する管理領域R2とは、データ処理装置1により分離された状態に設定される。そして、データ処理装置1を介してホストH1及びホストH2の一方が他方の管理領域内のデバイスとの間で通信可能となっている。
図2は、データ処理装置1に関するブロック構成図である。データ処理装置1は、アップストリームポート2、ダウンストリームポート3及びNTポート4を備えている。システムの上流側に対応するアップストリームポート2には、PCIeスイッチ15が接続されており、システムの下流側に対応するダウンストリームポート3には、エンドポイント17が接続されている。そして、NTポート4は、ホストH2側のPCIeスイッチ25に接続されている。
データ処理装置1は、複数のポート2、3及び4を結合し、ポート間でパケットルーティングを行う。論理的には、2つの仮想PCI-PCIブリッジ5及び6と仮想PCIバス7を接続して構成される。
NTポート4には、内部側であるホストH1側と外部側であるホストH2側との間でトランザクションを転送する転送部8が設けられており、転送部8は、内部側のホストH1に対して仮想的なエンドポイントが存在するようにみせる内部側インターフェース部81、外部側のホストH2に対して仮想的なエンドポイントが存在するようにみせる外部側インターフェース部83、及び、内部側インターフェース部81と外部側インターフェース部83との間をトランザクションを転送する際にアドレス変換を行う転送処理部82を備えている。ここでは、内部側インターフェース部81がホストH1により認識される仮想的なエンドポイントをNTエンドポイントP101とし、外部側インターフェース部83がホストH2により認識される仮想的なエンドポイントをNTエンドポイントP103とする。また、転送処理部82は、図7に示すNTブリッジ307を同様の機能を備えている。
また、内部側インターフェース部81及び外部側インターフェース部83には、送信又は返信されるデバイスを識別するIDを変換処理するID変換部9を備えている。ID変換部9には、IDルーティングのために必要となるリクエストのIDデータを管理情報としてID管理テーブル10に保存する登録処理部91、送信されたIDデータを変換処理する送信ID処理部92、及び、返信されたIDデータを変換処理する返信ID処理部93を備えている。
PCI Expressでは、システムの電源をオンにしたとき、ホストはシステムのデバイスツリー構造を把握するために、システム内に接続されている各デバイスのコンフィグレーションを実施する。このとき、ルートコンプレックスから送信されるコンフィグレーションリードリクエストのTLPヘッダには、パケット送信元のリクエスタID(バス番号/デバイス番号/ファンクション番号)が格納されている。データ処理装置1は、NTエンドポイントP101及びNTエンドポイントP103としてコンフィグレーションリードリクエストを受信したときに、リクエスト内に含まれる送信元のリクエスタIDをID管理テーブルに格納する。
図3は、ID管理テーブル10に保存されるIDデータに関する説明図である。ID管理テーブル10には、コンフィグレーションリードリクエストに含まれるIDデータが格納され、コンフィグレーションリードリクエストが入力されたNTエンドポイント別に分類して識別番号を付与する。そのため、ID管理テーブル10には、IDデータとともに関連するNTエンドポイント及び識別番号が管理情報として保存される。
図3に示す例では、ルートコンプレックス12から送信されたコンフィグレーションリードリクエストをNTエンドポイントP101で受信することによって取得したリクエスタIDが0/1/0(バス番号/デバイス番号/ファンクション番号)であり、取得したリクエスタIDにEntry No.0の識別番号を割り当てて保存する。こうして、ホストH1の管理領域内のパケット送信元のリクエスタIDがすべて個別の識別番号を付与されてNTエンドポイントP101に関連付けられて保存されるようになる。また、ルートコンプレックス22から送信されたコンフィグレーションリードリクエストをNTエンドポイントP103で受信することによって取得したリクエスタIDが0/2/0であり、取得したリクエスタIDにEntry No.1の識別番号を割り当てて保存する。ホストH2の管理領域内のパケット送信元のリクエスタIDについてもすべて個別の識別番号を付与されてNTエンドポイントP103に関連付けられて保存されるようになる。
図4は、メモリリードリクエストの処理に関する説明図である。この例は、ホストH1からホストH2のエンドポイント24に対してメモリリードリクエストを送信した場合のシーケンスを示している。
処理(1)では、ホストH1の電源がオンになってコンフィグレーションが実施される。コンフィグレーションによってデータ処理装置1にコンフィグレーションリードリクエストが転送され、データ処理装置1は、コンフィグレーションリードリクエストのリクエスタIDを取得してID管理テーブルに格納する。処理(2)では、ホストH2の電源がオンになってコンフィグレーションが実行される。コンフィグレーションによってデータ処理装置1にコンフィグレーションリードリクエストが転送され、データ処理装置1は、コンフィグレーションリードリクエストのリクエスタIDを取得してID管理テーブルに格納する。
処理(3)では、コンフィグレーション終了後、任意のタイミングでCPU11がホストH2のエンドポイント24に対するメモリリードをルートコンプレックス12に指示する。処理(4)では、CPU11の指示に基づいてルートコンプレックス12からメモリリードリクエストが送信され、メモリリードリクエストがデータ処理装置1に送信される。処理(5)では、データ処理装置1は、ホストH2のアドレス空間にアクセスするためのアドレス変換処理及びホストH2のエンドポイント24から返信されるコンプリーションをルーティングするためのリクエスタID変換処理が実行される。処理(6)では、アドレス変換処理及びリクエスタID変換処理を終了した後ホストH2にメモリリードリクエストを送信する。アドレス変換処理によりホストH2側におけるデバイスのアドレスに変換されているため、エンドポイント24にルーティングされるようになる。
処理(7)では、エンドポイント24においてメモリリードリクエストを受信した後、対象のアドレスに格納されているデータをコンプリーションとしてエンドポイント24から返信する。コンプリーションのヘッダには、処理(5)において変換したリクエスタIDが格納されており、変換されたリクエスタIDに基づいてデータ処理装置1へルーティングされるようになる。処理(8)では、データ処理装置1は、受信したコンプリーションのヘッダに格納されている処理(5)において変換したリクエスタIDに基づいて、ホストH1側で使用している元のリクエスタIDに戻すように変換処理する。処理(9)では、変換した元のリクエスタIDに基づいてルーティング処理が行われ、ルートコンプレックス12にコンプリーションが返信される。
図5は、データ処理装置1におけるID変換処理に関する説明図である。この例では、ホストH1及びホストH2の電源をオンにして各ホストがコンフィグレーション処理を実行した場合における、NTエンドポイントP101及びNTエンドポイントP103に割り当てられたリクエスタID(バス番号/デバイス番号/ファンクション番号)がそれぞれ2/0/1及び3/0/1に設定されており、ID管理テーブルに保存されている。なお、ホストH1及びホストH2の管理領域内のパケット送信元に関するすべてのリクエスタIDは、図3に示すように、ID管理テーブルに識別番号を付与されて格納されている。そして、ホストH1からルートコンプレックス12を介して送信されたホストH2側のエンドポイント24に対するメモリリードリクエストのリクエスタIDは、0/1/0としている。
処理(11)では、ホストH1からルートコンプレックス12を介して送信されたメモリリードリクエストをデータ処理装置1が受信する。そして、処理(12)では、受信したメモリリードリクエストのリクエスタID(0/1/0)がID管理テーブルに保存されたリクエスタIDと比較される。リクエスタIDが一致する場合には、保存されたリクエスタIDに付与された識別番号(Entry No.n)をリクエスタIDのファンクション番号として書き込む。そのため、リクエスタID(0/1/0)は、リクエスタID(0/1/Entry No.n)に変換処理されるようになる。処理(12)と同時にアドレス変換処理も行われて、メモリリードリクエストの送信先アドレスがホストH2側のエンドポイント24のアドレスに変換される。
処理(13)では、識別番号に基づいて変換処理されたリクエスタID(0/1/Entry No.n)に対して、NTエンドポイントP103のバス番号及びデバイス番号を書き込む。そのため、リクエスタID(0/1/Entry No.n)は、リクエスタID(3/0/Entry No.n)に変換処理される。そして、処理(14)では、変換処理されたリクエスタIDを含むメモリリードリクエストがNTエンドポイントP103からホストH2側に送信されて、処理(12)で変換処理されたアドレスに応じてエンドポイント24にルーティングされる。
処理(15)では、エンドポイント24は、メモリリードリクエストを受信した後にコンプリーションを返信する。コンプリーションは、処理(13)で変換処理されたリクエスタID(3/0/Entry No.n)に書き込まれたバス番号及びデバイス番号(3/0)に基づいてNTエンドポイントP103にルーティングされ、データ処理装置1は、コンプリーションを受信する。処理(16)では、受信したコンプリーションのリクエスタID(3/0/Entry No.n)のファンクション番号として書き込まれている識別番号(Entry No.n)とID管理テーブルに保存されている識別番号とを比較する。識別番号が一致する場合には、その識別番号に対応するリクエスタIDをコンプリーションのリクエスタIDとして書き込む。そのため、リクエスタID(3/0/Entry No.n)は、元のリクエスタID(0/1/0)に変換処理される。処理(17)では、コンプリーションは、変換処理されたリクエスタIDに基づいてNTエンドポイントP101からルーティングされて、ルートコンプレックス12を介してメモリリードリクエストの発信元に返信される。
以上説明したように、データ処理装置1のNTポートにより分離されたホストH1及びホストH2の管理領域の間でホスト間通信を行う場合、データ処理装置1において、各ホストの管理領域から送信されるリクエストのIDデータをID管理テーブルに保存しておく。そして、データ処理装置1で受信したトランザクションのIDデータを、ID管理テーブルを参照して各ホストの管理領域で使用可能なIDデータに変換し、IDルーティングが確実に行えるようにしている。そのため、複数のホスト間の通信において確実に通信処理を行うことができる。
R1、R2・・・管理領域、1・・・データ処理装置、2・・・アップストリームポート、3・・・ダウンストリームポート、4・・・NTポート、8・・・転送部、9・・・ID変換部、10・・・ID管理テーブル、81・・・内部側インターフェース部、82・・・転送処理部、83・・・外部側インターフェース部、91・・・登録処理部、92・・・送信ID処理部、93・・・返信ID処理部。
Claims (6)
- 複数のホストがそれぞれ接続するデバイスを管理する管理領域を分離するとともに各管理領域に接続してホスト間の通信を行うデータ処理装置であって、
各管理領域の前記デバイスを識別するIDデータを管理情報として保存するID管理テーブルと、一方の前記管理領域から送信された送信情報のIDデータを前記管理情報に基づいて変換して他方の前記管理領域に当該送信情報を送信する送信ID処理部と、他方の前記管理領域から前記送信情報に対して返信された返信情報のIDデータを前記管理情報に基づいて元のIDデータに変換して一方の前記管理領域に返信する返信ID処理部とを備えているデータ処理装置。 - 前記ホストにより送信されるコンフィグレーションリードリクエストのリクエスタIDを前記IDデータとして前記ID管理テーブルに保存する登録処理部を備えている請求項1に記載のデータ処理装置。
- 前記送信ID処理部は、前記送信情報の前記IDデータと一致するIDデータが前記ID管理テーブルに保存されている場合に前記IDデータに関連付けられた識別番号を前記IDデータに書き込んで変換する請求項1又は2に記載のデータ処理装置。
- 前記返信ID処理部は、前記返信情報の前記IDデータに含まれる前記識別番号と一致する識別番号が前記ID管理テーブルに保存されている場合に前記識別番号に関連付けられて保存されているIDデータに変換する請求項3に記載のデータ処理装置。
- 複数のホストがそれぞれ接続するデバイスを管理する管理領域を分離するとともに各管理領域に接続してホスト間の通信を行うデータ処理方法であって、各管理領域の前記デバイスを識別するIDデータを管理情報としてID管理テーブルに保存し、一方の前記管理領域から送信された送信情報のIDデータを前記管理情報に基づいて変換して他方の前記管理領域に当該送信情報を送信し、他方の前記管理領域から前記送信情報に対して返信された返信情報のIDデータを前記管理情報に基づいて元のIDデータに変換して一方の前記管理領域に返信するデータ処理方法。
- 複数のホストがそれぞれ接続するデバイスを管理する管理領域を分離するとともに各管理領域に接続してホスト間の通信を行うデータ処理装置を機能させるためのプログラムであって、
前記データ処理装置を、
前記ホストにより送信されるコンフィグレーションリードリクエストのリクエスタIDを管理情報としてID管理テーブルに保存する手段、
一方の前記管理領域から送信された送信情報のIDデータを前記管理情報に基づいて変換して他方の前記管理領域に当該送信情報を送信する手段、
他方の前記管理領域から前記送信情報に対して返信された返信情報のIDデータを前記管理情報に基づいて元のIDデータに変換して一方の前記管理領域に返信する手段、
として機能させるためのプログラム。
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