CN102508659A - 一种Linux下PCI EXPRESS热插拔的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种Linux下PCI EXPRESS热插拔的方法,系统包括：热插拔服务程序和标准热插拔系统驱动程序，其中:热插拔服务程序：该程序分为Linux核内部分和核外部分，其控制逻辑以模块的方式加载入内核，负责监控及处理PCI EXPRESS总线上的热插拔动作；核外部分为用户空间脚本，从内核中调用，并根据内核传回的信息执行后续处理过程；标准热插拔系统驱动程序：系统调用驱动程序，执行驱动程序的初始化代码，这些代码完成设备的设置，并填写设备的PCIEXPRESS配置命令寄存器的相关标志位来激活设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种计算机应用技术领域, 具体地说是一种用于Linux操作系统带电运行的过程中，实现PCI EXPRESS设备的插入和拔出的方法。
背景技术
PCI Express采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输，PCI Express的双单工连接能提供更高的传输速率和质量，它们之间的差异跟半双工和全双工类似。
PCI Express采用串行方式传输数据。它和原有的ISA、PCI和AGP总线不同。这种传输方式，不必因为某个硬件的频率而影响到整个系统性能的发挥。当然了，整个系统依然是一个整体，但是我们可以方便的提高某一频率低的硬件的频率，以便系统在没有瓶颈的环境下使用。以串行方式提升频率增进效能，关键的限制在于采用什么样的物理传输介质。目前人们普遍采用铜线路，而理论上铜这个材质可以提供的传输极限是10 Gbps。
热插拔即带电插拔，热插拔功能就是允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源或板卡等部件，从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性等。
发明内容
本发明的目的是提供一种Linux下PCI EXPRESS热插拔的方法。
本发明的目的是按以下方式实现的，系统包括：热插拔服务程序和标准热插拔系统驱动程序，其中
热插拔服务程序：该程序分为Linux核内部分和核外部分，其控制逻辑以模块的方式加载入内核，负责监控及处理PCI EXPRESS总线上的热插拔动作；核外部分为用户空间脚本，从内核中调用，并根据内核传回的信息执行后续处理过程；
标准热插拔系统驱动程序：系统调用驱动程序，执行驱动程序的初始化代码，这些代码完成设备的设置，并填写设备的PCI EXPRESS 配置命令寄存器的相关标志位来激活设备；
热插拔服务程序和标准热插拔系统驱动程序为Linux核心可加载模块，且负责监控及处理PCI EXPRESS总线上的热插拔动作；
在Linux操作系统带电运行的过程中，实现PCI EXPRESS设备的插入和拔出方法包括以下步骤：
系统确认要进行热插拔操作；
热插拔服务程序根据PCI EXPRESS插槽的使用情况，分离PCI EXPRESS设备；
人工进行热插拔操作；
如果是热插入则加载驱动模块激活热插入的设备，如果是热拔出则是设备驱动模块保持静默，操作系统释放内存空间和I/O空间，中断线程曾经属于该设备的系统资源。
在Linux操作系统带电运行的过程中，热插拔服务程序调用了核心线程event_thread。
在Linux操作系统带电运行的过程中，在激活或者静默PCI EXPRESS设备时，使用了标准热插拔驱动模块。
在热插入激活设备操作时，执行如下操作：
1）执行适配卡添加的一系列相关操作： 失败恢复预处理，存在性检验、打开电源，检查link training状态，获取设备基本信息，配置设备，为设备建立相关数据结构，挂接到上级总线；
2）为新添加的设备查找并挂接驱动程序；
3）对于桥接设备，把它挂接到上级总线后，还要继续对其下级总线进行扫描和挂接；
4）通知用户态守护进程，更新插槽状态。
本发明的有益效果是通过动态修改Linux内核中的PCI EXPRESS设备的数据结构信息，不需要专用的硬件设备和专用的驱动程序，主要利用软件进行处理，成本很低且通用性好。
附图说明
图1是PCI EXPRESS设备热插拔模型图；
图2是PCI EXPRESS设备热插入示意图；
图3是PCI EXPRESS设备热拔出示意图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的内容以及PCI-EXPRESS设备热插拔的过程加以详细说明。
本发明是一种Linux下PCI EXPRESS热插拔的实现机制，允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的PCI EXPRESS设备，从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性等。
其中该发明包括：热插拔服务程序。该程序分为Linux核内部分和核外部分，其控制逻辑以模块的方式加载入内核，负责监控及处理PCI EXPRESS总线上的热插拔动作；核外部分为用户空间脚本，从内核中调用，并根据内核传回的信息执行后续处理过程。
标准热插拔系统驱动。系统调用驱动程序，执行驱动的初始化代码。这些代码完成设备的设置，并填写设备的PCI EXPRESS 配置命令寄存器的相关标志位来激活设备。
如图1所示，在linux操作系统带电运行的过程中，实现PCI-EXPRESS设备的插入和拔出。
如图2所示，在热插入的时候，该方法首先确定PCI-EXPRESS设备热插入的事件，然后由热插拔服务程序向热插拔驱动模块发去请求，为插槽加电。加电后，进行链路连接测试，确定加电成功。操作系统会为PCI-EXPRESS设备分配资源，配置PCI-EXPRESS设备的功能。最后操作系统会加载PCI-EXPRESS设备的驱动程序，并填写设备的PCI配置命令寄存器的相关标志位来激活设备。
如图3所示，在热拔出的时候，该方法首先确定PCI-EXPRESS设备热拔出的事件，热插拔服务程序命令PCI-EXPRESS设备驱动保持静默，即驱动一方面必须停止向PCI-EXPRESS设备发出请求，另一方面必须完成或者终止所有发出的请求，并禁止PCI-EXPRESS设备产生新的事务，再将PCI-EXPRESS插槽所连接的端口禁止掉，这样就切断了PCI-EXPRESS设备的电源。成功切断电源后手动拔出PCI-EXPRESS设备。操作系统释放内存空间，I/O空间等属于该设备的系统资源。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
Claims (6)
1.一种Linux下PCI EXPRESS热插拔的方法，其特征在于，系统包括：热插拔服务程序和标准热插拔系统驱动程序，其中
热插拔服务程序：该程序分为Linux核内部分和核外部分，其控制逻辑以模块的方式加载入内核，负责监控及处理PCI EXPRESS总线上的热插拔动作；核外部分为用户空间脚本，从内核中调用，并根据内核传回的信息执行后续处理过程；
标准热插拔系统驱动程序：系统调用驱动程序，执行驱动程序的初始化代码，这些代码完成设备的设置，并填写设备的PCI EXPRESS 配置命令寄存器的相关标志位来激活设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于热插拔服务程序和标准热插拔系统驱动程序为Linux核心可加载模块，且负责监控及处理PCI EXPRESS总线上的热插拔动作。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在Linux操作系统带电运行的过程中，实现PCI EXPRESS设备的插入和拔出方法包括以下步骤：
系统确认要进行热插拔操作；
热插拔服务程序根据PCI EXPRESS插槽的使用情况，分离PCI EXPRESS设备；
人工进行热插拔操作；
如果是热插入则加载驱动模块激活热插入的设备，如果是热拔出则是设备驱动模块保持静默，操作系统释放内存空间和I/O空间，中断线程曾经属于该设备的系统资源。
4.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在Linux操作系统带电运行的过程中，热插拔服务程序调用了核心线程event_thread。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在Linux操作系统带电运行的过程中，在激活或者静默PCI EXPRESS设备时，使用了标准热插拔驱动模块。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在热插入激活设备操作时，执行如下操作：
1）执行适配卡添加的一系列相关操作： 失败恢复预处理，存在性检验、打开电源，检查link training状态，获取设备基本信息，配置设备，为设备建立相关数据结构，挂接到上级总线；
2）为新添加的设备查找并挂接驱动程序；
3）对于桥接设备，把它挂接到上级总线后，还要继续对其下级总线进行扫描和挂接；
4）通知用户态守护进程，更新插槽状态。
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