SteveKrig

英特爾公司企業(yè)平臺集團軟件工程師

概述：熱插拔支持

    PCIExpress*技術是一種創(chuàng)新的高性能互連體系結構，可帶來顯著增強的可靠性、可用性和可維護性（RAS）。本文將重點介紹RAS的其中一個方面：熱插拔支持。文章深入介紹了與熱插拔支持相關的問題和挑戰(zhàn)，并描述了PCIExpress如何能夠通過消除平臺體系結構中影響可靠性和可維護性的沖突連接，幫助開發(fā)人員充分利用過去和現(xiàn)在的輸入/輸出（I/O）體系結構的優(yōu)勢，同時繼續(xù)向前發(fā)展。

傳統(tǒng)PCI熱插拔技術

    熱插拔技術允許用戶在不中斷系統(tǒng)中其它設備運營的情況下，物理拆卸或添加工業(yè)標準的外設組件互連（PCI）設備（如局域網(wǎng)網(wǎng)卡或I/O控制器等）。在添加或拆卸的過程中，只有個別插槽會受到影響，系統(tǒng)將無需重啟或關機。

    熱插拔技術通常要求在不同平臺層中的硬件和軟件能夠實現(xiàn)良好的互操作性，以便為用戶提供可靠的熱插拔功能――而這也正是問題的所在。不同廠商的組件必須能夠結合起來支持熱插拔功能。這使得當企業(yè)IT和數(shù)據(jù)中心經(jīng)理嘗試對不同服務器和適配器產(chǎn)品配置（包含定制的服務器平臺）的眾多服務模式進行分類時，將可能面臨極大的可維護性挑戰(zhàn)。原因在于，不同的服務模式將導致服務復雜性的加劇和停機可能性的增加。

圖1顯示了需要實現(xiàn)無縫互操作以支持傳統(tǒng)熱插拔功能的硬件和軟件組件。其中包括：

1、特定平臺廠商組件：包括熱插拔控制器（HPC）和電腦基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）等――操作系統(tǒng)通過此類軟件與計算機的HPC和其它平臺相關組件進行通信。

2、特定操作系統(tǒng)技術：包括操作系統(tǒng)電源管理（OSPM）、高級配置和電源接口（ACPI）驅動程序、ACPI源語言和ACPI機器語言（AML）解釋程序、以及操作系統(tǒng)相關應用/API等。

    獨立于操作系統(tǒng)之上的技術，諸如ACPI（包括特定平臺廠商代碼）等。

    硬件BIOS和操作系統(tǒng)相關、或與之緊密結合的組件會加大支持的成本與復雜性，并降低整體系統(tǒng)的可靠性。這是因為：

1、   作系統(tǒng)直接控制以外的諸多變數(shù)――可靠性取決于不同廠商組件中最薄弱的一環(huán)。

2、   同的BIOS、驅動程序和控制器。

3、   操作系統(tǒng)API/應用采用的不同使用模式。

4、   不一致的兼容模式，諸如原始設備制造商（OEM）和獨立硬件廠商（IHV）推出的產(chǎn)品等。

5、   IT/數(shù)據(jù)中心經(jīng)理需要提供不同的平臺支持模式。

PCIExpress的先進特性

PCIExpress技術采用下列方法來解決傳統(tǒng)熱插拔技術中存在的問題：

1、   CIExpress專為改進熱插拔能力而設計，為此，PCIExpress在設計時包含了熱插拔寄存器（不同于SHPC1.0，其中熱插拔寄存器是一種獨立的獨立功能）。

2、   操作系統(tǒng)提供了一個通用熱插拔硬件寄存器接口――使操作系統(tǒng)能夠提供固有的熱插拔支持（摒棄了傳統(tǒng)基于BIOS的方法）。

3、   通過在基礎體系結構一級上定義硬件所需的熱插拔性能來推廣一種標準使用模式。

4、   構建于標準體系結構基礎之上：標準熱插拔控制器（SHPC）。

5、   通過改進外形來降低原始設備制造商（OEM）的生產(chǎn)成本，同時提高平臺可靠性。

標準使用模式

   PCIExpress通過為3個連續(xù)的平臺等級上的功能定義并提供相關的寄存器支持，采用了一種標準使用模式：

機箱

插槽

終點（適配器）

    這一標準使用模式使得不同廠商的產(chǎn)品可以實現(xiàn)出色的互操作性。對于IT和數(shù)據(jù)中心經(jīng)理而言，由于不同廠商平臺間的差異被大幅降低，因此該模式將可以極大地減少技術人員的培訓和服務時間。它同時還能夠消除用戶為避免發(fā)生兼容性問題，從單一制造商處購買所有系統(tǒng)組件的困境，進而可顯著提高投資回報。

標準基礎體系結構

    PCIExpress基礎體系結構構建于標準熱插拔控制器（SHPC）之上，并在《PCI標準熱插拔控制器和子系統(tǒng)規(guī)范1.0版》中進行了詳細描述。這一規(guī)范由PCI特殊利益集團（PCISIG）出版，如欲了解更多信息，請訪問PCI-SIG網(wǎng)站。

    PCIExpress采用了SHPC的全部組件，詳細信息請參閱以下矩陣圖。其中“組件范圍”欄指支持SHPC模式的平臺范圍。

廠商獨立性

    雖然PCI熱插拔規(guī)范說明了硬件要求，但它沒有為處理插入和拆卸活動定義一個完整的模式――SHPC1.0規(guī)范定義了所需的軟件模式。2002年推出的PCIExpressNative全面支持傳統(tǒng)的PCI