CN104615572A - 热插拔处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热插拔处理系统及方法，所述系统包括：多个PCIE设备；至少一个PCIE交换芯片，包括多个用于连接所述PCIE设备的PCIE端口，各所述PCIE端口分配有固定的PCIE端口资源，各所述PCIE端口资源与IPMI总线地址相对应；主控板，向所述PCIE端口上连接的PCIE设备分配或收回所述固定的PCIE端口资源；以及管理板，通过IPMI总线地址检测各所述PCIE端口所述PCIE设备的状态，并向所述主控板发送指示信息，指示所述主控板向所述PCIE端口上连接的PCIE设备分配或收回所述固定的PCIE端口资源。本发明提供的PCIE设备插入和拔出的顺序不影响资源分配。

Description

热插拔处理系统及方法
技术领域
本发明涉及计算机应用技术领域，尤其是热插拔处理系统及方法。
背景技术
ATCA总线由一系列规范组成，包括定义了结构、电源、散热、互联与系统管理的核心规范PICMG3.0以及定义了点对点互联协议的5个辅助规范组成，包括：以太和光纤传输；InfiniBand传输；星形传输；PCI-Express传输；及RapidIO传输。
ATCA采纳了业界标准的IPMI总线(Intelligent PlatformManagementInterfaee，智能型平台管理接口)为管理功能的基础，提供了一套机箱层级的可靠管理机制。
PCIE作为一种局部总线，目前绝大多数处理器都包含了PCIE控制器来连接外部设备，用来进行外设和处理器之间的数据传输。在互联网中的许多概念现在都出现在了PCIE总线中，如交换，路由等，PCIE总线也由若干层次组成，主要分为事务层、数据链路层和物理层，其跟网络协议栈颇有类似。PCIE链路作为一种“端到端的数据传送方式”，包含了发送逻辑和接收逻辑，其可以由多条Lane组成，也就是通常意义上的X1、X2、X8、X16等。现在PCIe总线规范已经经历了V1.0，之后为V1.0a，V1.1，V2.0和V2.1，以至于到现在的V3.0，其中PCIE 3.0中，单Lane的峰值带宽为8GT/s。
一个典型的基于PCIE的ATCA机框由主控板及多个PCIE业务设备(例如业务刀片)组成，主控板对应PCIE协议中的RC(Root complex)，PCIE业务设备对应EP(Endpoint)。RC/EP以及EP/EP之间均能互相通信PCIE的通信方式是基于映射的访问方式，即把RC/EP的空间映射到另一端，然后另一端就可以向访问自己的地址空间一样访问对方的地址空间。这样的好处是不言而喻的，操作简单，速度快，但这也需要芯片具有足够的地址空间，具体来讲就是所有的EP能够将需要的空间都映射到RC上去，并且RC管理这些地址，让RC-EP、EP-EP之间能够互相通信。对应于ATCA架构中，因为主控板一般是必须要有的，而PCIE业务设备(例如业务刀片)可能视业务而定只有一块或者多块，那么如何能够实现正常使用的时候动态增加或者减少业务刀片呢？PCIE热插拔是解决这个的一个方案。
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。
1997年，PCI SIG制定了第一个PCI热插拔规范，其中定义了支持热插拔所必需的平台、板卡和软件元素。PCI SIG推出了标准热插拔控制器规范(SHPC SPEC)，其中明确了热插拔的标准使用模式和严格的寄存器组要求，并且允许操作系统提供商在平台特定的软件之外提供热插拔支持，逐步完成了热插拔标准制定工作，进入技术的全面推广阶段。
根据规范，一个完整的Native PCI Express热插拔系统需要几方面的相互配合，分别为硬件元素、固件元素和软件元素。硬件元素是指主板总线系统的电气特性方面的支持，包括热插拔控制器(Hot-Plug Controller)、卡槽电源切换逻辑(Card Slot Power Switching Logic)、板卡重置逻辑(Card ResetLogic)、电源指示灯(Power Indicator)、提示按钮(Attention Button)和板卡存在检测引脚(Card Present Detect Pins)等等；固件元素是指主板BIOS必须对热插拔提供的支持，要实现Native PCI Express热插拔，固件必须提供OSHP方法或ACPI_OSC方法之一；软件元素是指操作系统操作和使用PCIExpress热插拔所必须提供的功能组件。
ATCA 3.4支持所有的PCIE热插拔方案，Linux操作系统也实现了PCIE热插拔方案，当热插拔驱动正常时，给新插入的刀片分配PCIE地址空间，将拔出去的刀片的地址回收，但此方案中的PCIE地址空间是动态分配的，即依赖于刀片插入和拔出的顺序，无法将某一个插槽的PCIE地址空间固定，这对于硬件设计以及应用设计带来许多不便。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种PCIE设备插入和拔出的顺序不影响资源分配的热插拔处理系统及方法。
本发明提供一种热插拔处理系统，包括：多个PCIE设备；至少一个PCIE交换芯片，包括多个用于连接所述PCIE设备的PCIE端口，各所述PCIE端口分配有固定的PCIE端口资源，各所述PCIE端口资源与IPMI总线地址相对应；主控板，向所述PCIE端口上连接的PCIE设备分配或收回所述固定的PCIE端口资源；以及管理板，通过IPMI总线地址检测各所述PCIE端口所述PCIE设备的状态，并向所述主控板发送指示信息，指示所述主控板向所述PCIE端口上连接的PCIE设备分配或收回所述固定的PCIE端口资源。
优选地，所述PCIE端口资源包括：PCIE地址空间和PCIE总线号。
优选地，一个所述PCIE端口对应多个所述IPMI总线地址，各所述IPMI总线地址对应一个所述PCIE端口资源。
优选地，其特征在于，所述管理板还用于管理所述IPMI总线地址。
优选地，所述热插拔处理系统具有ATCA架构。
本发明还提供一种热插拔处理方法，用于如上所述的热插拔处理系统，其特征在于，所述热插拔处理方法包括：所述PCIE设备连接至所述PCIE端口时，所述主控板检测所述PCIE设备，获取与所述PCIE端口对应的IPMI总线地址，向所述PCIE设备分配与所述IPMI总线地址对应的PCIE端口资源，所述PCIE设备工作；从所述PCIE端口拔出所述PCIE设备时，根据与所述PCIE端口对应的IPMI总线地址，所述主控板停止所述PCIE设备的工作，回收所述PCIE设备的PCIE端口资源。
优选地，所述PCIE端口资源包括：PCIE地址空间和PCIE总线号。
优选地，一个所述PCIE端口对应多个所述IPMI总线地址，各所述IPMI总线地址对应一个所述PCIE端口资源。
优选地，所述管理板轮询各所述IPMI总线地址，若有PCIE设备连接至所述PCIE端口时，所述管理板向所述主控板发送一上线消息，所述上线消息包括所述IPMI总线地址，指示有PCIE设备连接至与所述IPMI总线地址对应的PCIE端口。
优选地，所述管理板检测到有PCIE设备要从所述PCIE端口拔出时，向所述主控板发送一下线消息，所述下线消息包括所述IPMI总线地址，指示要有PCIE设备从与所述IPMI总线地址对应的PCIE端口拔出。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
1)解决了ATCA架构中的PCIE设备在插入时候能快速的和主控板建立通讯连接，并根据PCIE设备所在的端口分配固定的PCIE端口资源，在拔出的时候将PCIE端口资源回收，插入和拔出的顺序不影响PCIE端口资源的分配，即固定端口固定PCIE端口资源，给硬件设计及应用设计提供方便。这样硬件设计上就能够固定某些端口的用途，上层业务程序也能够根据地址按需定制业务，增强了系统灵活性及稳定性。
2)本发明使用ATCA中的IPMI总线进行管理，使IPMI总线地址和PCIE端口资源绑定的方式，使用IPMI总线地址来进行PCIE端口资源管理的话，会使软件架构更加的合理，更加系统化，驱动程序和业务程序设计起来也更方便。因为IPMI总线地址在ATCA系统中起到身份识别作用，使用这个更加归一化。同时可以使一个端口分配多个固定PCIE端口资源，而不是单一的对应关系。
3)IPMI总线地址是由除了主控板和PCIE设备之外的管理板来进行管理及实现的，这样就使得系统的容错率高，不依赖于PCIE设备本身，使资源分配更加稳定。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1示出了根据本发明实施例的热插拔处理系统的示意图。
图2示出了根据本发明另一实施例的热插拔处理系统的示意图。
图3示出了根据本发明实施例的热插拔处理方法的流程图。
图4示出了根据本发明另一实施例的热插拔处理方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
图1示出了一种热插拔处理系统，其包括管理板100、主控板200、PCIE交换芯片300及多个PCIE设备410、420。本发明提供的热插拔处理系统优选地具有ATCA架构，并采用IPMI总线为管理功能的基础。由于IPMI总线是基于I2C总线来传输的，整个系统所需的I2C总线较多，本发明优选地，使用了FPGA来管理多达多条I2C总线，使系统更加稳定。PCIE交换芯片300包括多个用于连接PCIE设备的PCIE端口，各PCIE端口分配有固定的PCIE端口资源。该固定的PCIE端口资源为PCIE交换芯片每个端口能连接的PCIE设备所需资源的最大集合。PCIE端口资源包括PCIE地址空间和PCIE总线号。各PCIE端口资源与IPMI总线地址相对应。主控板200用于向PCIE端口上连接的PCIE设备410、420分配或收回固定的PCIE端口资源。管理板100通过IPMI总线地址检测各PCIE端口的PCIE设备410、420的状态，并向主控板200发送指示信息，指示主控板200向PCIE端口上连接的PCIE设备410、420分配或收回固定的PCIE端口资源。在一具体实施例中，一个PCIE端口对应多个IPMI总线地址，各IPMI总线地址对应一个PCIE端口资源。这样的非一一对应的关系，使得热插拔处理系统可以实现更多的功能。
本实施例中，仅示出一个PCIE交换芯片300，该PCIE交换芯片300连接两个PCIE设备410、420。
在一变化例中，如图2所示，热插拔处理系统包括两个PCIE交换芯片310、320。PCIE交换芯片310连接两个PCIE设备430、440。PCIE交换芯片320连接两个PCIE设备450、460。本领域技术人员还可以实现更多的变化例，在此不予赘述。
在又一变化例中，管理板100还用于管理IPMI总线地址。这样就使得系统的容错率高，不依赖于PCIE设备本身，使资源分配更加稳定。
根据上述热插拔处理系统，本发明还提供了一种热插拔处理方法。利用IPMI总线地址与PCIE端口资源的对应关系，向PCIE设备分配固定的PCIE端口资源。具体参见图3，热插拔处理方法包括两个步骤：
步骤S201，PCIE设备连接至PCIE端口时，主控板检测PCIE设备，获取与PCIE端口对应的IPMI总线地址，向PCIE设备分配与IPMI总线地址对应的PCIE端口资源，PCIE设备工作。在一优选例中，一个PCIE端口对应多个IPMI总线地址，各IPMI总线地址对应一个PCIE端口资源。
步骤S202，从PCIE端口拔出PCIE设备时，根据与PCIE端口对应的IPMI总线地址，主控板停止PCIE设备的工作，回收PCIE设备的PCIE端口资源。其中，PCIE端口资源包括：PCIE地址空间和PCIE总线号。
在一具体实施例中，管理板通过IPMI总线地址检测各PCIE端口的PCIE设备的状态，并向主控板发送指示信息，以指示主控板对PCIE设备执行相应的操作。具体参见图4所示的流程图，其包括4个步骤：
步骤S301，管理板轮询各IPMI总线地址，若有PCIE设备连接至PCIE端口时，管理板向主控板发送一上线消息。上线消息包括IPMI总线地址，指示有PCIE设备连接至与IPMI总线地址对应的PCIE端口。
步骤S302，主控板接收上线消息，获取与PCIE端口对应的IPMI总线地址，检测PCIE设备，向该PCIE设备分配与IPMI总线地址对应的PCIE端口资源，PCIE设备工作。
步骤S303，管理板检测到有PCIE设备要从PCIE端口拔出时，向主控板发送一下线消息。下线消息包括IPMI总线地址，指示要有PCIE设备从与IPMI总线地址对应的PCIE端口拔出。
步骤S304，主控板接收下线消息，根据IPMI总线地址，主控板停止与IPMI总线地址相应的PCIE端口上PCIE设备的工作，回收PCIE设备的PCIE端口资源。
在一些具体实施例中，如果PCIE设备需要拔出，则先拔出该PCIE设备的热插拔扳手，管理板检测到后告知主控板的监测线程，主控板让监测线程通知业务程序，停止与PCIE设备的所有通信，回收已经分配好的PCIE地址空间和PCIE总线号，再反馈给管理板，通知用户可以拔出，至此热插拔完成。
优选地，上述分配PCIE端口资源的步骤可以通过设置PCIE交换芯片及PCIE设备的寄存器来实现。具体而言，需要写入寄存器的参数包括：PrimanyBus number(主总线号)、Secondary BUS Number(下一个PCIE设备总线号)及Subordinate Bus Number(该PCIE交换芯片下所连接的PCIE设备的最末总线号)。还需要写入寄存器的参数包括：Memory Limit(该PCIE交换芯片下所连接的PCIE设备的PCIE地址空间)和Memory Base(基地址)。
在具体实施中，步骤S301之前还可以包括热插拔处理系统初始化的步骤：
为PCIE交换芯片的每个PCIE端口分配固定的PCIE地址空间和PCIE总线号，该PCIE地址空间和PCIE总线号是PCIE交换芯片每个端口下能插的PCIE设备种类中所需PCIE端口资源的最大集。并建立IPMI总线地址和PCIE交换芯片的PCIE端口资源的对应关系。
主控板通过IPMI协议感知到所有在线的PCIE设备，检测到该PCIE设备的设备类型，并通过IPMI总线地址和PCIE交换芯片的PCIE端口资源的对应关系，为其分配相应的PCIE地址空间和PCIE总线号。
与现有技术相比，本发明具有如下优势：
1)解决了ATCA架构中的PCIE设备在插入时候能快速的和主控板建立通讯连接，并根据PCIE设备所在的端口分配固定的PCIE端口资源，在拔出的时候将PCIE端口资源回收，插入和拔出的顺序不影响PCIE端口资源的分配，即固定端口固定PCIE端口资源，给硬件设计及应用设计提供方便。这样硬件设计上就能够固定某些端口的用途，上层业务程序也能够根据地址按需定制业务，增强了系统灵活性及稳定性。
2)本发明使用ATCA中的IPMI总线进行管理，使IPMI总线地址和PCIE端口资源绑定的方式，使用IPMI总线地址来进行PCIE端口资源管理的话，会使软件架构更加的合理，更加系统化，驱动程序和业务程序设计起来也更方便。因为IPMI总线地址在ATCA系统中起到身份识别作用，使用这个更加归一化。同时可以使一个端口分配多个固定PCIE端口资源，而不是单一的对应关系。
3)IPMI总线地址是由除了主控板和PCIE设备之外的管理板来进行管理及实现的，这样就使得系统的容错率高，不依赖于PCIE设备本身，使资源分配更加稳定。
以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求范围内的各种修改和等效置换。

Claims (10)

1.一种热插拔处理系统，其特征在于，包括：
多个PCIE设备；
至少一个PCIE交换芯片，包括多个用于连接所述PCIE设备的PCIE端口，各所述PCIE端口分配有固定的PCIE端口资源，各所述PCIE端口资源与IPMI总线地址相对应；
主控板，向所述PCIE端口上连接的PCIE设备分配或收回所述固定的PCIE端口资源；以及
管理板，通过IPMI总线地址检测各所述PCIE端口所述PCIE设备的状态，并向所述主控板发送指示信息，指示所述主控板向所述PCIE端口上连接的PCIE设备分配或收回所述固定的PCIE端口资源。
2.如权利要求1所述的热插拔处理系统，其特征在于，所述PCIE端口资源包括：PCIE地址空间和PCIE总线号。
3.如权利要求1所述的热插拔处理系统，其特征在于，一个所述PCIE端口对应多个所述IPMI总线地址，各所述IPMI总线地址对应一个所述PCIE端口资源。
4.如权利要求1所述的热插拔处理系统，其特征在于，
所述管理板还用于管理所述IPMI总线地址。
5.如权利要求1所述的热插拔处理系统，其特征在于，所述热插拔处理系统具有ATCA架构。
6.一种热插拔处理方法，用于如权利要求1所述的热插拔处理系统，其特征在于，所述热插拔处理方法包括：
所述PCIE设备连接至所述PCIE端口时，所述主控板检测所述PCIE设备，获取与所述PCIE端口对应的IPMI总线地址，向所述PCIE设备分配与所述IPMI总线地址对应的PCIE端口资源，所述PCIE设备工作；
从所述PCIE端口拔出所述PCIE设备时，根据与所述PCIE端口对应的IPMI总线地址，所述主控板停止所述PCIE设备的工作，回收所述PCIE设备的PCIE端口资源。
7.如权利要求6所述的热插拔处理方法，其特征在于，所述PCIE端口资源包括：PCIE地址空间和PCIE总线号。
8.如权利要求6所述的热插拔处理方法，其特征在于，一个所述PCIE端口对应多个所述IPMI总线地址，各所述IPMI总线地址对应一个所述PCIE端口资源。
9.如权利要求6所述的热插拔处理方法，其特征在于，所述管理板轮询各所述IPMI总线地址，若有PCIE设备连接至所述PCIE端口时，所述管理板向所述主控板发送一上线消息，所述上线消息包括所述IPMI总线地址，指示有PCIE设备连接至与所述IPMI总线地址对应的PCIE端口。
10.如权利要求7所述的热插拔处理方法，其特征在于，所述管理板检测到有PCIE设备要从所述PCIE端口拔出时，向所述主控板发送一下线消息，所述下线消息包括所述IPMI总线地址，指示要有PCIE设备从与所述IPMI总线地址对应的PCIE端口拔出。
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