一種高速串行鏈路的通道資源回收拓展方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高速串行鏈路的管理方法，具體涉及一種對(duì)高速串行鏈路的通道 資源進(jìn)行回收拓展的管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前高速I(mǎi)O通信協(xié)議的物理層設(shè)計(jì)一般采用多通道串行鏈路，比如PCI Express 協(xié)議（PCIe)、光纖通道（Fiber Channel)等。在多通道串行鏈路中，一條鏈路（link)可包含 一條或多條通道（lane)，每條通道由兩對(duì)差分信號(hào)線組成雙單工的串行傳輸通路（line)， 沒(méi)有專(zhuān)用的數(shù)據(jù)、地址、控制和時(shí)鐘線，總線上各種事務(wù)組織成信息包來(lái)傳送。每條通路由 相互獨(dú)立的發(fā)送模塊（transmitter，TX)和接收模塊（receiver，RX)組成，在不同的狀態(tài) 下，物理層具有不同的功耗。
[0003] 以目前常用的高速串行鏈路PCI Express協(xié)議為例，高速串行通路物理層Serdes 在工作在不同功耗狀態(tài)下的數(shù)據(jù)如表1所示。
[0004] 表1 :高速Serdes的功耗數(shù)據(jù)
[0005] 參見(jiàn)表1可知，在40nm工藝下，如果把空閑通道的狀態(tài)由LO調(diào)整為L(zhǎng)Os，則功耗下 降接近40%。（1-55/90=38. 9%)。在任何工藝下，如果把空閑通道的狀態(tài)由LO調(diào)整為L(zhǎng)2,則 功耗下降超過(guò)95%。（1-6/125=95. 2%)。因此通過(guò)調(diào)整空閑通道的狀態(tài)來(lái)可以有效降低功 耗。
[0006] PCIe鏈路可能由多個(gè)Lane構(gòu)成?，F(xiàn)有技術(shù)中，PCIe設(shè)備在啟動(dòng)之初，在鏈路兩 端通過(guò)鏈路訓(xùn)練狀態(tài)機(jī)（LTSSM)進(jìn)行寬度的協(xié)商。如果8個(gè)Lane均正常工作，則為8X鏈 路；否則，依次降級(jí)嘗試4X、2X、1X等寬度。一旦鏈路寬度確定，在鏈路正常工作期間均 不能改變。這種協(xié)議設(shè)計(jì)具有以下不足：1)缺乏靈活性，不具有對(duì)程序特征的適應(yīng)性。為 了滿足所有應(yīng)用的帶寬需求，通信協(xié)議一般依據(jù)最壞條件（worst case)的鏈路需求進(jìn)行設(shè) 計(jì)。2)沒(méi)有提供相應(yīng)接口，使得協(xié)議能夠根據(jù)當(dāng)前應(yīng)用狀態(tài)來(lái)重新配置鏈路的帶寬，造成 資源和功耗的浪費(fèi)。3)鏈路寬度的協(xié)商完全由硬件決定，系統(tǒng)管理員不能對(duì)其進(jìn)行重新設(shè) 定，不能對(duì)鏈路的帶寬/功耗進(jìn)行優(yōu)化。
[0007] 為了改變鏈路寬度，一種方法是，根據(jù)傳輸需求進(jìn)行重訓(xùn)練。例如，美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) US2013/0067127A1公開(kāi)的方法，通過(guò)鏈路重訓(xùn)練方法，可以使鏈路在不同傳輸速度之間進(jìn) 行切換。但是，該方法著眼于解決整個(gè)鏈路在運(yùn)行時(shí)，流量變化情況下，調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速度， 關(guān)鍵技術(shù)在于鏈路重訓(xùn)練過(guò)程，其需要對(duì)整個(gè)鏈路同時(shí)操作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)通道資源的局部回 收與拓展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種高速串行鏈路的通道資源回收方法和拓展方法，使 用通道資源的回收和拓展機(jī)制實(shí)現(xiàn)根據(jù)程序特征實(shí)時(shí)調(diào)整通道的功耗狀態(tài)。
[0009] 為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高速串行鏈路的通道資源 回收方法，對(duì)于在本地節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信連接的通道資源進(jìn)行回收，當(dāng)確認(rèn)通道 資源過(guò)剩時(shí)，首先確定可回收通道位置，然后對(duì)指定通道進(jìn)行下列操作： 51 :本地節(jié)點(diǎn)：對(duì)控制寄存器進(jìn)行配置，發(fā)起鏈路關(guān)閉請(qǐng)求到本地節(jié)點(diǎn)的配置引擎； 52 :本地節(jié)點(diǎn)：配置引擎收到請(qǐng)求后，在指定通道上向遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)發(fā)送鏈路回收請(qǐng)求序 列； 53 :遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)：接收到鏈路回收請(qǐng)求序列后，修改狀態(tài)寄存器，并向本地節(jié)點(diǎn)返回鏈路 回收確認(rèn)序列； 54 :本地節(jié)點(diǎn)：接收端在收到返回的鏈路回收確認(rèn)序列后，修改相應(yīng)鏈路的狀態(tài)寄存 器，并通知配置引擎； 55 :本地節(jié)點(diǎn)：配置引擎切斷相應(yīng)通道的電源，并通過(guò)保留鏈路發(fā)送鏈路回收結(jié)束序 列到對(duì)方，控制對(duì)方配置引擎關(guān)閉相應(yīng)通道。
[0010] 上述技術(shù)方案中，所述Si步驟包括： 1) 發(fā)送端發(fā)送遠(yuǎn)程能力寄存器讀請(qǐng)求，判斷對(duì)方是否具有部分鏈路Lane關(guān)閉能力；讀 取對(duì)方的鏈路狀態(tài)寄存器，判讀對(duì)方鏈路是否可以關(guān)閉； 2) 如果對(duì)方具有該能力，則準(zhǔn)許修改關(guān)閉鏈路控制寄存器，同時(shí)發(fā)送執(zhí)行鏈路關(guān)閉請(qǐng) 求給配置引擎。
[0011] 鏈路回收序列定義如下，其中COM和REL均為系統(tǒng)保留控制字符； 鏈路回收請(qǐng)求序列：COM ; RELl ; RELl ;RELl ; 鏈路回收確認(rèn)序列：COM ;REL2 ;REL2 ;REL2 ; 鏈路回收結(jié)束序列：COM ;RELF ;RELF ;RELF。
[0012] 一種高速串行鏈路的通道資源拓展方法，對(duì)于采用權(quán)利要求1所述方法回收的高 速串行鏈路的通道資源進(jìn)行拓展，對(duì)于需要拓展的通道，進(jìn)行以下操作： 521 :本地節(jié)點(diǎn)修改控制寄存器，并發(fā)起鏈路恢復(fù)請(qǐng)求到本地節(jié)點(diǎn)的配置引擎； 522 :本地節(jié)點(diǎn)的配置引擎收到請(qǐng)求后，打開(kāi)相應(yīng)被關(guān)閉通路的電源，并使用保留通路 發(fā)送鏈路恢復(fù)請(qǐng)求序列到遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)； 523 :遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)接收到鏈路恢復(fù)請(qǐng)求序列后，寫(xiě)入控制寄存器值，并由其控制遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn) 的配置引擎打開(kāi)待恢復(fù)通路電源，發(fā)送鏈路恢復(fù)確認(rèn)序列到本地節(jié)點(diǎn)； S24:本地節(jié)點(diǎn)在收到鏈路恢復(fù)確認(rèn)序列后，在剛打開(kāi)的通路上發(fā)送同步序列，重新獲 取位鎖定（Bit/Symbol Lock); S25 :在收到同步返回序列后，由配置引擎通知配置邏輯（Configurable Logic)將數(shù)據(jù) 重新轉(zhuǎn)發(fā)到已恢復(fù)鏈路上。
[0013] 上述技術(shù)方案中，S21步驟具體包括以下步驟： 1) 通過(guò)本地軟件接口，讀取能力寄存器和狀態(tài)寄存器，判斷本地端口是否可以進(jìn)行鏈 路恢復(fù)操作； 2) 通過(guò)保留通路讀取對(duì)方能力寄存器和狀態(tài)寄存器，判斷對(duì)方是否支持鏈路恢復(fù)操 作； 3) 如果雙方端口都可以進(jìn)行鏈路恢復(fù)操作，則對(duì)控制寄存器進(jìn)行配置，并發(fā)起鏈路恢 復(fù)請(qǐng)求到配置引擎。
[0014] S22步驟具體包括以下步驟： 1) 本地配置引擎收到鏈路恢復(fù)請(qǐng)求后，根據(jù)控制寄存器的設(shè)定，打開(kāi)相應(yīng)通路的電 源； 2) 本地配置引擎通過(guò)保留通路，發(fā)送鏈路恢復(fù)請(qǐng)求，其中包含控制寄存器值。
[0015] S24步驟具體包括以下步驟： 1) 在收到鏈路恢復(fù)確認(rèn)序列后，待恢復(fù)鏈路的電源均已打開(kāi)；配置引擎在已打開(kāi)的通 路商發(fā)送同步序列TS1，使對(duì)方重新獲取Bit/Symbol Lock ; 2) 對(duì)方端口在收到同步序列TSl后，返回同步確認(rèn)序列TS2,使本地端口重新獲取Bit/ Symbol Lock0
[0016] 由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)： 1、本發(fā)明通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)鏈路中的部分通道的回收和拓展，實(shí)現(xiàn)了在線運(yùn)行過(guò)程中的帶寬 控制，允許部分鏈路通道在線關(guān)閉/打開(kāi)，在滿足應(yīng)用帶寬需求的同時(shí)，顯著降低鏈路的功 耗開(kāi)銷(xiāo)。
[0017] 2、本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)根據(jù)特定字符序列自我下調(diào)數(shù)據(jù)鏈路通道，例如X8鏈路，如果 1-4號(hào)通道關(guān)閉，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向5-8號(hào)通道；例如X4鏈路，如果1-4號(hào)通道恢復(fù)，數(shù)據(jù)會(huì) 自動(dòng)轉(zhuǎn)向1-8號(hào)通道。通過(guò)通道配置邏輯，實(shí)現(xiàn)開(kāi)啟通路回收和待開(kāi)啟通道無(wú)縫拓展到正 常工作狀態(tài)的鏈路中。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一中通道資源回收機(jī)制示意圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例二中通道資源拓展機(jī)制示意圖； 圖3是實(shí)施例三中鏈路拓展機(jī)制結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述： 實(shí)施例一：如圖1所示是通道資源回收機(jī)制示意圖，本方案包括下幾個(gè)步驟： Stepl :本地節(jié)點(diǎn)：系統(tǒng)管理員通過(guò)本方案提供的軟件接口，對(duì)控制寄存器進(jìn)行配置， 發(fā)起鏈路關(guān)閉請(qǐng)求到配置引擎（Config Engine)。該步驟具體可以包括： 1) 發(fā)送端發(fā)送遠(yuǎn)程能力寄存器讀請(qǐng)求，判斷對(duì)方是否具有部分鏈路Lane關(guān)閉能力；讀 取對(duì)方的鏈路狀態(tài)寄存器，判讀對(duì)方鏈路是否可以關(guān)閉； 2) 如果對(duì)方具有該能力，則準(zhǔn)許修改關(guān)閉鏈路控制寄存器，同時(shí)發(fā)送執(zhí)行鏈路關(guān)閉請(qǐng) 求給配置引擎； St印2 :本地節(jié)點(diǎn)：配置引擎收到請(qǐng)求后，在指定Lane上發(fā)送鏈路回收序列；序列定義 如下表所示，其中COM和REL均為系統(tǒng)保留控制字符；
St印3 :遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)：接收到鏈路回收序列后，修改