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(shù)是一種創(chuàng)新的高性能互連體系結(jié)構(gòu)，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(guān)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，同時繼續(xù)向前發(fā)展。

傳統(tǒng)PCI熱插拔技術(shù)

    熱插拔技術(shù)允許用戶在不中斷系統(tǒng)中其它設(shè)備運營的情況下，物理拆卸或添加工業(yè)標準的外設(shè)組件互連（PCI）設(shè)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(guān)機。

    熱插拔技術(shù)通常要求在不同平臺層中的硬件和軟件能夠?qū)崿F(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(jié)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(wù)器和適配器產(chǎn)品配置（包含定制的服務(wù)器平臺）的眾多服務(wù)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(wù)模式將導(dǎo)致服務(wù)復(fù)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(guān)組件進行通信。

2、特定操作系統(tǒng)技術(shù)：包括操作系統(tǒng)電源管理（OSPM）、高級配置和電源接口（ACPI）驅(qū)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(guān)應(yīng)用/API等。

    獨立于操作系統(tǒng)之上的技術(shù)，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(guān)、或與之緊密結(jié)合的組件會加大支持的成本與復(fù)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(qū)動程序和控制器。

3、   操作系統(tǒng)API/應(yīng)用采用的不同使用模式。

4、   不一致的兼容模式，諸如原始設(shè)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(shù)采用下列方法來解決傳統(tǒng)熱插拔技術(shù)中存在的問題：

1、   CIExpress專為改進熱插拔能力而設(shè)計，為此，PCIExpress在設(shè)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(chǔ)體系結(jié)構(gòu)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(gòu)建于標準體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上：標準熱插拔控制器（SHPC）。

5、   通過改進外形來降低原始設(shè)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(guān)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(shù)人員的培訓(xùn)和服務(wù)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(chǔ)體系結(jié)構(gòu)

    PCIExpress基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)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