CN106648878B - 一种系统及其动态分配mmio资源的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种系统及其动态分配MMIO资源的方法。该方法包括以下步骤：获取一CPU所需的MMIO资源的大小；查询内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段；判断内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段是否大于或等于CPU所需的MMIO资源的大小，并在判断的结果为是时，从空余的地址段中分配对应大小的地址段给CPU。通过上述方式，本发明可以动态的提供对应大小的MMIO资源给CPU，以解决CPU上MMIO资源不够而导致的设备无法使用的问题，并且实现MMIO资源充分利用。

Description

一种系统及其动态分配MMIO资源的方法
技术领域
本发明涉及资源分配技术领域，尤其是涉及一种系统及其动态分配MMIO资源的方法。
背景技术
现有的大部分系统，例如X86系统中，大部分的PCI(Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连标准)设备都需要用到32位的MMIO(Memory mapping I/O，内存映射I/O)资源，通常我们将32位的MMIO资源称为MMIOL(Memory Map IO Low，低内存映射I/O)资源。
MMIOL资源通常位于系统的内存地址4GB以下。在多节点大系统中，由于系统中CPU(Central Processing Unit，中央处理器)数量比较多，PCI设备所需的MMIOL资源显得比较紧缺。如何合理的分配MMIOL资源显得尤为重要，现有技术提供了两种MMIOL资源的分配方案，具体如下文所述。
第一种分配方案：
属于完全固定的MMIOL资源分配方式。具体而言，每个物理CPU所分配到的MMIOL资源的大小都是不变的。例如，若MMIOL资源的大小为2GB，规定每个CPU分配32MB的MMIOL资源。则在64个CPU组成的NC系统中，MMIOL资源全部分配到每个CPU中。但在32个CPU组成的NC系统中，由于每个CPU同样是分配到32MB的MMIOL资源，则会剩余1GB的MMIOL资源，由此造成资源的浪费。
第二种分配方案：
属于不完全固定的MMIOL资源分配方式。具体而言，不论多节点系统的规模是多大，系统中所有的MMIOL资源都会被分配完。例如，若MMIOL资源的大小为2GB，则在64个CPU组成的NC系统中，每个CPU分配到32MB的MMIOL资源中。在32个CPU组成的NC系统中，每个CPU分配到64MB的MMIOL资源。
综上，现有技术的两种分配方案都是分配给CPU固定的MMIOL资源，如果在某个CPU上多插几个PCI设备，则很可能导致资源不足而导致设备无法使用。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种系统及其动态分配MMIO资源的方法，能够动态分配MMIO资源，以解决某个或某几个CPU上MMIO资源不够而导致的设备无法使用的问题，并且实现MMIO资源充分利用。
第一方面提供一种系统动态分配MMIO资源的方法，方法包括以下步骤：获取一CPU所需的MMIO资源的大小；查询内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段；判断内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段是否大于或等于CPU所需的MMIO资源的大小，并在判断的结果为是时，从空余的地址段中分配对应大小的地址段给CPU。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，方法还包括：在判断的结果为否时，不进行MMIO资源的地址段的分配，并返回错误提示。
在第一方面的第二种可能的实现方式中，方法还包括：枚举CPU的PCI设备，并根据PCI设备来计算CPU所需的MMIO资源的大小。
在第一方面的第三种可能的实现方式中，从空余的地址段中分配对应大小的地址段给CPU的步骤还包括：对对应大小的地址段设置译码规则，然后再将设置了译码规则的对应大小的地址段分配给CPU，使得CPU可以根据译码规则去访问对应大小的地址段。
在第一方面的第四种可能的实现方式中，方法还包括：判断是否给每一个CPU都分配了对应大小的地址段，并在判断的结果为否时继续执行获取CPU所需的MMIO资源的大小的步骤，以给未分配对应大小的地址段的CPU分配MMIO资源空余的地址段。
在第一方面的第五种可能的实现方式中，MMIO资源的大小为1GB-2GB。
第二方面提供一种系统，系统包括至少一个节点，至少一个节点包括至少一个CPU和节点控制器，其中，节点控制器与至少一个CPU电连接，系统包括：获取模块，用于获取CPU所需的MMIO资源的大小；查询模块，用于查询内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段，进一步判断内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段是否大于或等于CPU所需的MMIO资源的大小；分配模块，用于在查询模块判断的结果为是时，从空余的地址段中分配对应大小的地址段给CPU。
在第二方面的第一种可能的实现方式中，分配模块在查询模块判断的结果为否时，不进行MMIO资源的地址段的分配，并返回错误提示。
在第二方面的第二种可能的实现方式中，获取模块枚举CPU的PCI设备，并根据PCI设备来计算CPU所需的MMIO资源的大小。
在第二方面的第三种可能的实现方式中，分配模块进一步用于对对应大小的地址段设置译码规则，然后再将设置了译码规则的对应大小的地址段分配给CPU，使得CPU可以根据译码规则去访问对应大小的地址段。
在第二方面的第四种可能的实现方式中，至少一个节点包括多个CPU，多个CPU均与节点控制器电连；查询模块进一步判断是否给每一个CPU都分配了对应大小的地址段；获取模块在查询模块判断的结果为否时继续执行获取CPU所需的MMIO资源的大小，以给未分配对应大小的地址段的CPU分配MMIO资源空余的地址段。
在第二方面的第五种可能的实现方式中，MMIO资源的大小为1GB-2GB。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的系统动态分配MMIO资源的方法为：首先获取一CPU所需的MMIO资源的大小，然后查询内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段，最后判断内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段是否大于或等于该CPU所需的MMIO资源的大小，并在判断的结果为是时，从空余的地址段中分配对应大小的地址段给该CPU。因此，本发明可以动态的提供对应大小的MMIO资源给CPU，以解决CPU上MMIO资源不够而导致的设备无法使用的问题，并且实现MMIO资源充分利用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种系统的结构框图；
图3是本发明的4GB以下的内存地址空间的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种系统动态分配MMIO资源的方法的流程图。
具体实施方式
请一并参阅图1和图2，图1是本发明实施例提供的一种系统的结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种系统的结构框图。如图1所示，本发明的系统10包括至少一个节点11。其中，至少一个节点11包括至少一个CPU 110和节点控制器111，节点控制器111与至少一个CPU110电连接。
本实施例中，举例系统10为多节点系统，其包括多个节点11，应理解图1只是示例性的示出两个节点11，并不该理解为对本实施例的系统10的节点数量的限制。其中，每个节点11包括两个CPU 110和一个节点控制器111，并且每个CPU 110都与节点控制器111电连接。
应理解，在其他实施例中，系统10还可以为其他数量节点的系统，并且每个节点的CPU 110数量和节点控制器111的数量也可以为其他。例如每个节点包括多个CPU，多个CPU均与节点控制器电连接。
本实施例中，多节点系统10优选为X86系统，其大部分的PCI设备都需要用到32位的MMIO资源，通常我们定义32位的MMIO资源称为MMIOL资源。32位的MMIO资源位于内存地址空间的4GB以下。请参阅图3所示，图3是本发明的4GB以下的内存地址空间的结构示意图。4GB以下内存地址空间包括1～2GB的Memory(内存)区间、256MB的MMCFGL(低内存映射配置)空间、40MB左右的特殊空间以及1～2GB的MMIO空间。MMIO空间即用来存储MMIO资源。
如图2所示，系统10包括获取模块14、查询模块15以及分配模块16。其中，获取模块14用于获取CPU 110所需的MMIO资源的大小。查询模块15用于查询内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段，进一步判断内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段是否大于或等于CPU 110所需的MMIO资源的大小。分配模块16用于在查询模块15判断的结果为是时，从空余的地址段中分配对应大小的地址段给CPU 110。
进一步的，分配模块16在查询模块15判断的结果为否时，即判断到内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段小于CPU 110所需的MMIO资源的大小时，不进行MMIO资源的地址段的分配，并返回错误提示。
可选地，该错误提示可以为提示资源不足，或提示CPU暂停运行。
可选的，在返回错误提示后，查询模块15周期性的查询内存地址空间中的MMIO资源的情况，在MMIO资源空余的地址段大于或等于该CPU 110所需的MMIO资源的大小时，分配模块16优先给该CPU 110分配对应大小的MMIO资源，使得该CPU 110可以及时回复运行。
因此，本发明可以根据CPU 110的需求来动态的提供对应大小的MMIO资源给CPU110。由此可以解决CPU 110上MMIO资源不够而导致的设备无法使用的问题，并且实现MMIO资源充分利用。
本实施例中，CPU 110通过IO接口与至少一个PCI设备13连接。其中，获取模块14获取CPU 110所需的MMIO资源的大小具体为：首先枚举CPU 110的PCI设备13，并根据PCI设备13来计算该CPU 110所需的MMIO资源的大小。
分配模块16在获取CPU 110所需的MMIO资源的地址段后，首先对该地址段设置译码规则，然后再将设置了译码规则的该地址段分配给CPU 110中，使得CPU可以根据译码规则去访问对应大小的地址段。
具体而言，每一段地址在分配前都将进行译码。分配模块16具体包括地址译码器，作用是将内存地址映射到对应的物理存储设备上，如PCI设备的EEROM(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)等。当需要去访问该地址时，地址译码器首先会将该地址翻译为具体的物理存储设备的编号，然后CPU110再根据这个编号查找到具体物理设备存储区间进行读写。通常来说，地址译码器会提供多组寄存器来配置地址空间，每配置一组地址空间就是一个译码规则条目，配置在里面的地址空间在之后的读写访问时能被翻译。
进一步的，查询模块15在分配模块16分配完一个CPU所需的MMIO资源后，还进一步判断是否给每一个CPU都分配了对应大小的地址段。获取模块14在查询模块15判断的结果为否时继续执行获取CPU所需的MMIO资源的大小，以给未分配对应大小的地址段的CPU分配MMIO资源空余的地址段。重复以上操作，直到所有的CPU都分配了对应大小的MMIO资源。
本实施例中，获取模块14、查询模块15以及分配模块16都是在BIOS(Basic InputOutput System，基本输入输出系统)中实现的。BIOS在系统上电时进行硬件设备配置、检查以及引导OS(Operating System，操作系统)等功能。
本发明实施例还提供一种系统动态分配MMIO资源的方法，该方法应用于前文所述的系统中。具体而言，请参阅图4，图4是本发明实施例提供的一种动态分配MMIO资源的方法的流程图。
如图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤S1：获取一CPU所需的MMIO资源的大小。
本步骤具体为枚举CPU的PCI设备，并根据PCI设备来计算CPU所需的MMIO资源的大小。
步骤S2：查询内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段。可选的，MMIO资源的大小为1GB-2GB。
步骤S3：判断内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段是否大于或等于CPU所需的MMIO资源的大小。
本步骤中，在判断的结果为是时，跳转到步骤S4。在判断的结果为否时，跳转到步骤S5。
步骤S4：从空余的地址段中分配对应大小的地址段给CPU。
本步骤具体为：首先对该对应大小的地址段设置译码规则，然后再将设置了译码规则的地址段分配给CPU，使得CPU可以根据译码规则去访问对应大小的地址段。
具体的，每一段地址在分配前都将进行译码，作用是将内存地址映射到对应的物理存储设备上，如PCI设备的EEROM等。当需要去访问该地址时，首先会将该地址翻译为具体的物理存储设备的编号，然后在根据这个编号查找到具体物理设备存储空间进行读写。通常来说，每配置一组地址空间就是一个译码规则条目，配置在里面的地址空间在之后的读写访问时能被翻译。
步骤S5：不进行MMIO资源的地址段的分配，并返回错误提示。
其中，本实施例的方法还进一步判断是否给每一个CPU都分配了对应大小的地址段，并在判断的结果为否时继续执行步骤S1-S5，以给未分配对应大小的地址段的CPU分配MMIO资源空余的地址段。在判断的结果为是时，结束进程。
综上所述，本发明可以动态的提供对应大小的MMIO资源给CPU，以解决CPU上MMIO资源不够而导致的设备无法使用的问题，并且实现MMIO资源充分利用。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种系统动态分配MMIO资源的方法，其特征在于，所述系统包括至少两个节点，每个所述节点包括至少一个CPU和节点控制器，所述节点控制器与所述至少一个CPU电连接；所述方法包括以下步骤：
获取第一CPU所需的MMIO资源的大小；
查询内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段；
判断所述内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段是否大于或等于所述第一CPU所需的MMIO资源的大小，并在判断的结果为是时，获取所述空余的地址段中所述第一CPU所需的MMIO资源的大小相同的第一地址段；
通过地址译码器对所述第一地址段设置译码规则，所述译码规则为所述地址译码器中多个译码规则中指示所述第一地址段的译码规则；
将设置了译码规则的第一地址段分配给所述第一CPU。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在判断的结果为否时，不进行MMIO资源的地址段的分配，并返回错误提示。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
枚举所述CPU的PCI设备，并根据所述PCI设备来计算所述CPU所需的MMIO资源的大小。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断是否给每一个CPU都分配了对应大小的地址段，并在判断的结果为否时继续执行获取一CPU所需的MMIO资源的大小的步骤，以给未分配对应大小的地址段的CPU分配MMIO资源空余的地址段。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述MMIO资源的大小为1GB-2GB。
6.一种系统，其特征在于，所述系统包括至少两个节点，每个所述节点包括至少一个CPU和节点控制器，其中，所述节点控制器与所述至少一个CPU电连接，所述系统包括：
获取模块，用于获取第一CPU所需的MMIO资源的大小；
查询模块，用于查询内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段，进一步判断所述内存地址空间中的MMIO资源空余的地址段是否大于或等于所述第一CPU所需的MMIO资源的大小；
分配模块，用于在所述查询模块判断的结果为是时，获取所述空余的地址段中所述第一CPU所需的MMIO资源的第一地址段；所述分配模块包括地址译码器，通过所述地址译码器对所述第一地址段设置译码规则，然后再将设置了译码规则的第一地址段分配给所述第一CPU；所述译码规则为所述地址译码器中多个译码规则中指示所述第一地址段的译码规则。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述分配模块在所述查询模块判断的结果为否时，不进行MMIO资源的地址段的分配，并返回错误提示。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述获取模块枚举所述CPU的PCI设备，并根据所述PCI设备来计算所述CPU所需的MMIO资源的大小。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述至少一个节点包括多个CPU，多个所述CPU均与所述节点控制器电连；
所述查询模块进一步判断是否给每一个CPU都分配了对应大小的地址段；
所述获取模块在所述查询模块判断的结果为否时继续获取CPU所需的MMIO资源的大小，以给未分配对应大小的地址段的CPU分配MMIO资源空余的地址段。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述MMIO资源的大小为1GB-2GB。
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