CN102385566B - 一种基于mtca平台的热插拔方法及mtca平台 - Google Patents

Abstract

本发明适用于计算机领域，提供了一种基于MTCA平台的热插拔方法及MTCA平台，所述方法包括下述步骤：配置热插拔控制命令；在系统板主操作系统配置热插拔驱动，所述热插拔驱动基于IPMI规范，用于解析收到的热插拔控制命令，产生热插拔事件驱动信号，执行模块的热插拔操作；载板交换器MCH和所述热插拔驱动之间通过所述热插拔控制命令携带的热插拔动作参数，以及模块的背板总线链路数据，实现模块的完全热插拔。本发明在AMC和MTCA规范规定的标准上下电流程的基础上，对MCH的载板管理器和BMC进行修改，并添加了热插拔驱动，使MTCA平台支持完全热插拔，并使MCH和系统板兼容其他不支持完全热插拔的平台。

Description

一种基于MTCA平台的热插拔方法及MTCA平台

技术领域

本发明属于计算机领域，尤其涉及一种基于MTCA平台的热插拔方法及MTCA平台。

背景技术

在PCI工业计算机制造商组织(PCIIndustrialComputerManufacturesGroup，PICMG)的规范PICMG2.1R2.0-热插拔描述(HotSwapSpecification)中对热插拔处理的描述分为物理连接(Physicalconnection)、硬件连接(Hardwareconnection)和软件连接(Softwareconnection)三个连接阶段。

在一个系统中，热插拔的组成元素包括单板(Board)、系统板(SystemHost)和平台(Platform)。除系统板之外的单板可以分为非热插拔型、基本热插拔和完全热插拔三种热插拔类型。基本热插拔的单板只有热插拔要求的最少特征。

平台也分成非热插拔型、热插拔型和高可靠热插拔型三种类型。

因此，相应的由不同的单板和平台组成的系统有下面四种模式：

1、非热插拔，系统不具备热插拔的能力。

2、基本热插拔，系统只满足基本的热插拔要求。

3、完全热插拔，系统利用完全热插拔的单板特征来进行动态配置。

4、高可靠性热插拔，系统利用高可靠性的平台特征来进一步控制硬件。

基本热插拔只有硬件连接层(HardwareConnectionLayer)。同基本热插拔相比，完全热插拔增加了软件连接控制(SoftwareConnectionControlResources)，提供了一个系统枚举信号(#ENUM)来标识。

当用户插入单板后，硬件连接过程自动进行(自动上电)，硬件连接层将ENUM#设置有效，然后系统软件负责配置系统的相关软件。

当扳手被打开，软件连接控制(SoftwareConnectionControl)驱动ENUM#通知操作系统等待拔板，操作系统关闭(quiesced)所有和该板相关的已激活软件后，将其自身和该板隔离(卸载驱动)，并通过一个LED通知用户可以拔板。

CPCI是PICMIG制定的、更加坚固耐用的PCI版本，广泛应用于工业和嵌入式控制系统中，在电气、逻辑和软件功能方面与PCI完全兼容。除机械特性不一致外，CPCI与PCI最大的差别在于CPCI具有支持热插拔的能力。随着电子产品成本的下降和市场对工业产品尤其是电信应用产品可靠性要求的提高，基于CPCI平台的设计逐渐成为电信模块厂商的首选。

微型电信计算架构(MicroTelecommunicationsComputingArchitecture，MTCA)兼容了先进电信计算架构(AdvancedTelecommunicationComputingArchitecture，ATCA)的高性能、高带宽，AMC的灵活性，在创造极高集成度的同时，极大地降低了成本，减小了系统空间和规模，无需载板的设计更加方便了先进夹层卡模块(AdvancedMezzanineCard，AMC)的使用，从而使其能够很好地满足中低端通信、工业、军事、医疗、多媒体等领域的应用需求。

MTCA和AMC规范中有对模块热插拔的定义。MTCA平台管理系统的模块热插拔主要通过其平台管理系统来实现，但由于MTCA平台管理系统对每一块AMC卡的控制都是独立的，所以系统板(CPU卡，CPUBoard)没有额外的信息知道其他模块的插拔情况，热插拔仅针对每个单板自身而言，并不能影响到系统板的状态，这种情况下，只能实现基本热插拔，即所有软件的加载和卸载都必须通过操作员手动完成。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于MTCA平台的热插拔方法，旨在解决现有MTCA平台只能实现基本热插拔，不能实现完全热插拔的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于MTCA平台的热插拔方法，所述方法包括下述步骤：

配置热插拔控制命令；

在系统板主操作系统配置热插拔驱动，所述热插拔驱动基于IPMI规范，用于解析收到的热插拔控制命令，产生热插拔事件驱动信号，执行模块的热插拔操作；

载板交换器MCH和所述热插拔驱动之间通过所述热插拔控制命令携带的热插拔动作参数，以及模块的背板总线链路数据，实现模块的完全热插拔。

本发明实施例的另一目的在于提供一种MTCA平台，所述MTCA平台包括：

配置于系统板主操作系统的热插拔驱动，用于解析收到的热插拔控制命令，产生热插拔事件驱动信号，执行模块的热插拔操作；

位于载板交换器的载板管理器，用于在有模块插入或者拔出时，向所述热插拔驱动发送热插拔控制命令，所述热插拔控制命令携带有热插拔动作参数，以及模块的背板总线链路数据；以及

位于系统板的基板管理控制器，通过智能平台管理总线与所述载板管理器通信，以及通过配置的系统接口与所述热插拔驱动通信，用于转发所述载板管理器和所述热插拔驱动之间的热插拔控制命令。

本发明实施例在AMC和MTCA规范规定的标准上下电流程的基础上，对MCH的载板管理器和BMC进行修改，并添加了热插拔驱动，使MTCA平台也能够像CPCI平台一样支持完全热插拔，并使MCH和系统板能够兼容其他不支持完全热插拔的平台。

附图说明

图1是本发明实施例提供的支持完全热插拔的MTCA平台的结构图；

图2、3、4是本发明实施例中一个MCH上有三个PCI-E桥芯片的三种拓扑连接方法示意图；

图5是本发明实施例提供的AMC卡插入时的操作流程图；

图6是本发明实施例中AMC和MTCA规范规定的标准上电简化流程图；

图7是本发明实施例提供的AMC卡拔出时的操作流程图；

图8是本发明实施例中AMC和MTCA规范规定的标准下电简化流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例通过对现有MTCA平台的载板交换器(MicroTCACarrierHub，MCH)的载板管理器和系统板上的基板管理控制器(BaseManagementController，BMC)进行修改，并添加了热插拔驱动，使MTCA平台能够支持完全热插拔。

在标准的MTCA系统结构中，系统板(CPUBoard)被视为一块普通的AMC卡，为了方便描述，本发明实施例提供了MTCA平台的精简结构，如图1所示，其中对系统板特别描述，但并不违背MTCA规范，背板总线以PCI-E为例。

在本发明实施例中，完全热插拔功能的实现涉及到四个模块，AMC11上的模块管理控制器(ModuleManagementController，MMC)111、MCH12上的载板管理器(CarrierManager)121、系统板13上的BMC131和配置于管理负载(Payload)的操作系统上(系统板的主操作系统)的热插拔驱动132，BMC131对载板管理器121和热插拔驱动132起隔离保护作用。

MCH12是MTCA系统平台中的核心模块，它完成平台中各模块之间的数据交换，管理模块的上下电，监测平台中各AMC卡的运行状况等，为PCI-E提供交换模块(桥芯片)。

IPMB_L为智能平台管理接口(IntelligentPlatformManagementInterface，IPMI)规范所定义的智能平台管理总线(IntelligentPlatformManagementBus，IPMB)，MCH12的IPMBL总线采用星形拓扑结构，主要用于平台管理的IPMI通信。

系统板13提供了BMC131与热插拔驱动132通信用的系统接口(SystemInterface)，该系统接口也是BMC131和管理负载(Payload)，例如CPU板上的主CPU、南北桥等之间的通信通道。

PCI-E总线是常用的背板连接总线(BackplaneInterconnect)之一，它的层次结构是要分主从端的。由于系统总线的桥芯片放置在MCH板上，所以对于每个给定的MCH，整个系统的总线拓扑是确定的，以一个MCH上有三个PCI-E桥芯片为例，可以有三种拓扑连接方法。

第一种为单域拓扑，整个系统只有一个对外引脚是主端U(Upstream)其他的都是从端D(Downstream)，在这种拓扑结构下，整个平台只有第一槽位(slot1)能够插系统板，如图2所示。

第二种为双域拓扑，在这种拓扑结构中，系统被分成两个域，只有第一槽(slot1)和第九槽(slot9)能够插系统板，其余的只能插PCI-E从模块，且两个域相互独立，相应的MTCA平台的槽位也就被分成了两个相互独立的域，如图3所示。

第三种为三域拓扑，在这种拓扑结构中，三个PCI-E桥芯片相互独立，分别组成三个域，相应的MTCA平台被分成三个域，其中只有第一槽(slot1)、第五槽(slot5)和第九槽(slot9)能插系统板，其余的槽位只能插PCI-E从模块，如图4所示。

MCH板上可以使用拨码开关来配置这三种连接。在本发明实施例中，可以将这三种拓扑结构分别用一个N×4的二维数组来描述，其中N表示链路的条数，4在这里表示所有链路中桥芯片转接管脚的个数的最大值。这些数据可以预先存放在MCH12的Flash内，载板管理器121启动初始化时，根据MCH板上的拨码开关来读取对应的拓扑描述数组，并且可以确定哪些槽位是系统槽，以及该系统槽所管辖的域。这样，对于每个PCI-E从模块(AMC卡)，载板管理器121都可以找到它的桥芯片的链路连接数据，并且知道其连接的系统板是谁。

为了实现载板管理器121、BMC131和热插拔驱动132三者之间的通信，本发明实施例配置了一个满足IPMI规范的热插拔控制命令，用于载板管理器121通知热插拔驱动132有模块插入，或热插拔驱动132通知载板管理器121有模块需要下电。该命令的数据域包含有热插拔动作参数、总线连接的类型、MCH接口上的总线域以及背板总线链路数据等。在本发明实施例中，载板管理器121、BMC131和热插拔驱动132能够识别和执行该命令，从而实现模块的完全热插拔。

另外，本发明实施例在系统板13的主操作系统中实现热插拔驱动132。热插拔驱动132中包括一个热插拔接口，该接口是基于IPMI规范的驱动，用于IPMI消息的接收和发送，对热插拔控制命令进行解析，产生热插拔事件驱动信号，执行模块的热插拔操作。

热插拔接口实现了CPCI系统热插拔中的ENUM#信号服务函数的功能，接收和解析由BMC131通过系统接口发送过来的热插拔控制命令，接收到该命令后，根据其所携带的热插拔动作参数(是上电通知，还是下电请求)产生相对应的消息，触发PCI热插拔驱动工作，就如同CPCI系统中一样。以下以AMC卡的热插拔为例，对模块的完全热插拔的实现过程进行描述：

如图5所示，当有AMC卡插入时，用户推上AMC卡上的扳手(handler)，MCH12接到AMC11的MMC111发送过来的热插拔(HotSwap)事件，执行AMC和MTCA规范规定的标准上电流程，该标准上电流程参见图6所示，具体过程不再赘述。

MCH12在模块状态到达M4状态，即FRU(FieldReplaceUnit，现场可替换单元)已激活的状态时，通过载板管理器121给BMC131发送一个热插拔控制命令，命令中的热插拔动作参数设置为“模块插入通知(Informofmoduleinserted)”，并携带有载板管理器121找到的与该AMC卡对应的PCI-E链路数据。

BMC131接收到该热插拔控制命令之后，将该命令转发给热插拔驱动132，并判断通信是否成功。

热插拔驱动132接收到该热插拔控制命令，并解析到“Informofmoduleinserted”参数后，根据热插拔控制命令中携带的PCI-E链路数据执行模块资源分配，添加驱动以及启动应用软件等操作。

如图7所示，当用户拔出正在运行中的AMC卡上的扳手时，AMC11的MMC111产生一个热插拔(HotSwap)事件，发送给MCH12的载板管理器121，载板管理器121启动AMC和MTCA规范规定的标准下电流程，该标准下电流程如图8所示，具体过程不再赘述。

在模块到达M6状态(FRU正在关闭的状态)，载板管理器121在发送FRU控制命令(FRUControl)之前，向BMC131发送热插拔控制命令，命令中的热插拔动作参数设置为“模块卸载(Uninstallamodule)”，携带有载板管理器121找到的与该AMC卡对应的PCI-E链路数据。

载板管理器121发送热插拔控制命令给BMC131后，判断命令返回的执行情况，如果返回命令执行失败的消息，则载板管理器121认为系统板13不支持完全热插拔功能，直接继续执行AMC和MTCA规范规定的标准下电流程，该标准下电流程如图8所示，具体过程不再赘述。如果返回命令执行成功的消息，则载板管理器121将该AMC卡的状态设置为等待下电模式，直到接收到热插拔驱动132发送的热插拔控制命令。热插拔驱动132在解析到载板管理器121发送的热插拔控制命令中设置的热插拔动作参数“Uninstallamodule”后，立即通过BMC131向载板管理器121发送一个命令执行成功的返回消息，然后开始执行模块卸载动作，等模块卸载完成以后，热插拔驱动132再向载板管理器121发送一个包含热插拔动作参数“模块拔出(Removeamodule)”的热插拔控制命令，令其将对应的AMC卡下电。

载板管理器121在解析到热插拔驱动132发送过来的热插拔控制命令中设置的热插拔动作参数为“Removeamodule”，并根据该AMC卡的PCI-E链路数据判断AMC卡的槽位号后，解除该AMC卡的等待下电模式，继续执行AMC和MTCA规范规定的标准下电流程，如图8所示，具体过程不再赘述。

本发明实施例的上述异步通信机制很好地解决了载板管理器和系统板操作系统两个实时性不同的系统间的通信同步问题。

通过上述AMC上电和下电过程的描述，可以看出在本发明实施例中，MTCA系统可以执行完全热插拔功能，而且如果将本发明实施例中的MCH和一般的系统板或者将本发明实施例中的系统板和一般的MCH一起组成MTCA平台，仍然可以实现基本热插拔的功能，不会存在兼容性问题。

需要说明的是，本发明实施例实现描述以PCI-E总线为例，但不仅限于PCI-E总线架构，还可以是AMC规范定义的其他总线如串行高级技术附件(SerialAdvancedTechnologyAttachment，SATA)、RapidIO以及各厂家的OEM总线等。

本发明实施例在AMC和MTCA规范规定的标准上下电流程的基础上，对载板管理器和BMC进行修改，并添加了热插拔驱动，使MTCA平台能够支持完全热插拔，并使MCH和系统板能够兼容其他不支持完全热插拔的平台。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于MTCA平台的热插拔方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

配置热插拔控制命令；

在系统板主操作系统配置热插拔驱动，所述热插拔驱动基于IPMI规范，用于解析收到的热插拔控制命令，产生热插拔事件驱动信号，执行模块的热插拔操作；

载板交换器和所述热插拔驱动之间通过所述热插拔控制命令携带的热插拔动作参数，以及模块的背板总线链路数据，实现模块的完全热插拔；

所述载板交换器和所述热插拔驱动之间通过所述热插拔控制命令携带的热插拔动作参数，以及模块的背板总线链路数据，实现模块的完全热插拔的步骤具体为：

当有模块插入时，载板交换器收到模块发送的热插拔事件，执行AMC和MTCA规范规定的标准上电流程；

载板交换器在所述模块到达M4状态时，向系统板发送热插拔控制命令，携带有标识模块插入的热插拔动作参数，以及所述模块对应的背板总线链路数据；

所述热插拔驱动解析收到的所述热插拔控制命令，根据所述标识模块插入的热插拔动作参数，以及所述模块对应的背板总线链路数据，执行模块的热插拔操作；

所述载板交换器和所述热插拔驱动之间通过所述热插拔控制命令携带的热插拔动作参数，以及模块的背板总线链路数据，实现模块的完全热插拔的步骤具体为：

当有模块拔出时，载板交换器收到所述模块发送的热插拔事件，执行AMC和MTCA规范规定的标准下电流程；

在所述模块到达M6状态时，载板交换器向所述热插拔驱动发送热插拔控制命令，携带有标识模块卸载的热插拔动作参数，以及所述模块对应的背板总线链路数据；

所述热插拔驱动解析收到的所述热插拔控制命令，根据所述标识模块卸载的热插拔动作参数后，向载板交换器返回命令执行成功的消息，并执行模块卸载动作，模块卸载完成后，向载板交换器发送携带有标识模块拔出的热插拔动作参数的热插拔控制命令；

载板交换器收到所述热插拔驱动返回的命令执行成功的消息后，将所述模块的状态设置为等待下电模式；

载板交换器解析收到的所述热插拔驱动返回的所述热插拔控制命令，根据所述标识模块拔出的热插拔动作参数，以及所述模块对应的背板总线链路数据，解除所述模块的等待下电模式，继续执行AMC和MTCA规范规定的标准下电流程。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述背板总线为PCI-E总线、或者AMC规范定义的总线。

3.一种MTCA平台，其特征在于，所述平台包括：

配置于系统板主操作系统的热插拔驱动，用于解析收到的热插拔控制命令，产生热插拔事件驱动信号，执行模块的热插拔操作；

位于载板交换器的载板管理器，用于在有模块插入或者拔出时，向所述热插拔驱动发送热插拔控制命令，所述热插拔控制命令携带有热插拔动作参数，以及模块的背板总线链路数据；以及

位于系统板的基板管理控制器，通过智能平台管理总线与所述载板管理器通信，以及通过配置的系统接口与所述热插拔驱动通信，用于转发所述载板管理器和所述热插拔驱动之间的热插拔控制命令。

4.如权利要求3所述的MTCA平台，其特征在于，所述背板总线为PCI-E总线或者AMC规范定义的总线。