PCIe熱插拔技術詳解

一、PCIe熱插拔介紹

PCIe熱插拔技術旨在實現在系統運行時對硬體設備進行更換或添加。PCIe熱插拔是指用戶可以在不關閉計算機的情況下，插入或拔出PCIe設備，無需重啟系統。該技術可在伺服器和工作站等高端計算機中廣泛應用，為企業提高伺服器可用性和系統效率提供了極大的便利。

二、PCIe熱插拔的優點

1、提高伺服器可用性

PCIe熱插拔技術可使管理員無需停機即可更換或添加硬體設備，從而確保了伺服器的高可用性。

2、提高工作效率

PCIe熱插拔技術可使管理員無需重新啟動系統即可更換或添加硬體設備，從而提高了工作效率。

3、維護方便

PCIe熱插拔技術可使管理員無需拆卸機箱或設備即可更換或添加硬體設備，從而節省了維護成本和時間。

三、PCIe熱插拔的實現

PCIe熱插拔技術通過以下幾個方面的實現：

1、硬體支持

硬體支持是實現PCIe熱插拔技術的基礎。支持PCIe熱插拔的設備必須採用支持PCIe插槽熱插拔的晶元組和電路設計，以保證其在更換或添加硬體設備時具有足夠的熱插拔能力。

2、BIOS支持

BIOS支持是實現PCIe熱插拔技術的重要組成部分。在計算機啟動時，BIOS會對所有PCIe插槽進行初始化操作，為後續的設備熱插拔做準備。

3、操作系統支持

操作系統支持是實現PCIe熱插拔技術的重要保障。當管理員更換或添加硬體設備時，操作系統會自動檢測並識別新設備，為管理員提供相應的設備驅動程序，以便於管理員進行配置和管理。

四、PCIe熱插拔的實現方法

PCIe熱插拔技術可通過以下兩種方式實現：

1、基於硬體的PCIe熱插拔實現

硬體驅動支持熱插拔功能。PCIe熱插拔時，用戶將要插入的板卡插入到插槽內，此時系統不會立即發現該板卡的存在。隨後用戶通知系統板卡已經插好，在系統進行板卡掃描時，系統會區分出哪些是新插入的板卡。接下來，系統會進行設備枚舉並且重新分配資源。通過這種方式，系統能夠識別新的設備，並正確初始化和啟動它們，以確保新設備的運行。

//PCIe熱插拔初始化函數
static void my_pcie_init(int __init pci_init(void))
{
    if (pci_has_flag(PCI_RESCAN_BUSES))
        pci_rescan_bus(0);
    pciehp_unconfigure_slots();
    pciehp_configure_slots();
    pciehp_set_state(ACPI_STATE_D0, true);
    pciehp_set_attention_status(PCI_EXP_SLTCTL_ATTN_IND_ON, true);
    acpi_install_address_space_handler(ACPI_ROOT_OBJECT,
        ACPI_ADR_SPACE_PCI_CONFIG, &acpi_pci_config_handler, NULL, NULL);
}

2、基於軟體的PCIe熱插拔實現

軟體驅動支持熱插拔功能。管理員通過設備管理器或者類似的工具插入或拔出設備時，驅動程序捕捉到插拔事件，並通過PCIe匯流排驅動程序與PCIe子系統進行通信。PCIe子系統接收到通知消息後，會啟動PCIe熱插拔的相應操作，以識別和配置新插入或拔出的設備。

//基於軟體的PCIe熱插拔代碼示例
static const struct acpi_device_id pciehp_device_ids[] = {
    {"PNP0C08", 0},
    {"", 0},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(acpi, pciehp_device_ids);
static int pciehp_acpi_add(struct acpi_device *device);
static int pciehp_add(struct pcie_device *pdev);

static struct pci_driver pci_driver = {
    .name     = "pciehp",
    .id_table = pciehp_pci_tbl,
    .probe    = pciehp_probe,
    .remove   = pciehp_remove,
    .driver = {
        .pm = &pciehp_pci_driver_pm_ops,
    },
};

static const struct pcie_port_service_data pciehp_services = {
    .upstream = {
        .port_device_class       = &pciehp_upstream_port_device_class,
        .port_service            = ".",
        .port_notify_update      = pciehp_handle_port_event,
        .port_reset              = pciehp_port_reset,
        .prepare_link_change     = pciehp_prepare_link_change,
        .log_link_event_error    = pciehp_log_link_event_error,
    },
};

static const struct pci_error_handlers pciehp_err_handler = {
    .error_detected = pciehp_handle_error_detected,
    .mmio_enabled   = pciehp_handle_mmio_enabled,
    .link_reset     = pciehp_handle_link_reset,
    .slot_reset     = pciehp_handle_slot_reset,
};

static const struct pci_device_id pciehp_pci_tbl[] = {
    {PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_INTEL, 0x29a1), },
    {PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_INTEL, 0x29a5), },
    {PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_INTEL, 0x29a8), },
    {PCIE_DEVICE_END, }
};

五、PCIe熱插拔的應用

PCIe熱插拔技術廣泛應用於伺服器、工作站和其他高端計算機中，以提高系統的可用性、工作效率和維護便利性。在企業信息化建設中，PCIe熱插拔技術也越來越重要，在確保系統穩定可靠的基礎上，提供更加靈活、高效、智能的IT服務。

六、結語

通過以上對PCIe熱插拔技術的介紹，我們了解到PCIe熱插拔技術的優點，以及實現PCIe熱插拔技術的硬體和軟體支持、實現方法和應用。PCIe熱插拔技術是現代伺服器和計算機系統不可或缺的重要組成部分，有望在未來的計算機應用領域中發揮更為重要的作用。