一种高速串行链路的通道资源回收拓展方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高速串行链路的管理方法，具体涉及一种对高速串行链路的通道 资源进行回收拓展的管理方法。
【背景技术】
[0002] 目前高速IO通信协议的物理层设计一般采用多通道串行链路，比如PCI Express 协议（PCIe)、光纤通道（Fiber Channel)等。在多通道串行链路中，一条链路（link)可包含 一条或多条通道（lane)，每条通道由两对差分信号线组成双单工的串行传输通路（line)， 没有专用的数据、地址、控制和时钟线，总线上各种事务组织成信息包来传送。每条通路由 相互独立的发送模块（transmitter，TX)和接收模块（receiver，RX)组成，在不同的状态 下，物理层具有不同的功耗。
[0003] 以目前常用的高速串行链路PCI Express协议为例，高速串行通路物理层Serdes 在工作在不同功耗状态下的数据如表1所示。
[0004] 表1 :高速Serdes的功耗数据
[0005] 参见表1可知，在40nm工艺下，如果把空闲通道的状态由LO调整为LOs，则功耗下 降接近40%。（1-55/90=38. 9%)。在任何工艺下，如果把空闲通道的状态由LO调整为L2,则 功耗下降超过95%。（1-6/125=95. 2%)。因此通过调整空闲通道的状态来可以有效降低功 耗。
[0006] PCIe链路可能由多个Lane构成。现有技术中，PCIe设备在启动之初，在链路两 端通过链路训练状态机（LTSSM)进行宽度的协商。如果8个Lane均正常工作，则为8X链 路；否则，依次降级尝试4X、2X、1X等宽度。一旦链路宽度确定，在链路正常工作期间均 不能改变。这种协议设计具有以下不足：1)缺乏灵活性，不具有对程序特征的适应性。为 了满足所有应用的带宽需求，通信协议一般依据最坏条件（worst case)的链路需求进行设 计。2)没有提供相应接口，使得协议能够根据当前应用状态来重新配置链路的带宽，造成 资源和功耗的浪费。3)链路宽度的协商完全由硬件决定，系统管理员不能对其进行重新设 定，不能对链路的带宽/功耗进行优化。
[0007] 为了改变链路宽度，一种方法是，根据传输需求进行重训练。例如，美国专利申请 US2013/0067127A1公开的方法，通过链路重训练方法，可以使链路在不同传输速度之间进 行切换。但是，该方法着眼于解决整个链路在运行时，流量变化情况下，调整数据传输速度， 关键技术在于链路重训练过程，其需要对整个链路同时操作，无法实现通道资源的局部回 收与拓展。
【发明内容】
[0008] 本发明的发明目的是提供一种高速串行链路的通道资源回收方法和拓展方法，使 用通道资源的回收和拓展机制实现根据程序特征实时调整通道的功耗状态。
[0009] 为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种高速串行链路的通道资源 回收方法，对于在本地节点和远程节点间进行通信连接的通道资源进行回收，当确认通道 资源过剩时，首先确定可回收通道位置，然后对指定通道进行下列操作： 51 :本地节点：对控制寄存器进行配置，发起链路关闭请求到本地节点的配置引擎； 52 :本地节点：配置引擎收到请求后，在指定通道上向远程节点发送链路回收请求序 列； 53 :远程节点：接收到链路回收请求序列后，修改状态寄存器，并向本地节点返回链路 回收确认序列； 54 :本地节点：接收端在收到返回的链路回收确认序列后，修改相应链路的状态寄存 器，并通知配置引擎； 55 :本地节点：配置引擎切断相应通道的电源，并通过保留链路发送链路回收结束序 列到对方，控制对方配置引擎关闭相应通道。
[0010] 上述技术方案中，所述Si步骤包括： 1) 发送端发送远程能力寄存器读请求，判断对方是否具有部分链路Lane关闭能力；读 取对方的链路状态寄存器，判读对方链路是否可以关闭； 2) 如果对方具有该能力，则准许修改关闭链路控制寄存器，同时发送执行链路关闭请 求给配置引擎。
[0011] 链路回收序列定义如下，其中COM和REL均为系统保留控制字符； 链路回收请求序列：COM ; RELl ; RELl ;RELl ; 链路回收确认序列：COM ;REL2 ;REL2 ;REL2 ; 链路回收结束序列：COM ;RELF ;RELF ;RELF。
[0012] 一种高速串行链路的通道资源拓展方法，对于采用权利要求1所述方法回收的高 速串行链路的通道资源进行拓展，对于需要拓展的通道，进行以下操作： 521 :本地节点修改控制寄存器，并发起链路恢复请求到本地节点的配置引擎； 522 :本地节点的配置引擎收到请求后，打开相应被关闭通路的电源，并使用保留通路 发送链路恢复请求序列到远程节点； 523 :远程节点接收到链路恢复请求序列后，写入控制寄存器值，并由其控制远程节点 的配置引擎打开待恢复通路电源，发送链路恢复确认序列到本地节点； S24:本地节点在收到链路恢复确认序列后，在刚打开的通路上发送同步序列，重新获 取位锁定（Bit/Symbol Lock); S25 :在收到同步返回序列后，由配置引擎通知配置逻辑（Configurable Logic)将数据 重新转发到已恢复链路上。
[0013] 上述技术方案中，S21步骤具体包括以下步骤： 1) 通过本地软件接口，读取能力寄存器和状态寄存器，判断本地端口是否可以进行链 路恢复操作； 2) 通过保留通路读取对方能力寄存器和状态寄存器，判断对方是否支持链路恢复操 作； 3) 如果双方端口都可以进行链路恢复操作，则对控制寄存器进行配置，并发起链路恢 复请求到配置引擎。
[0014] S22步骤具体包括以下步骤： 1) 本地配置引擎收到链路恢复请求后，根据控制寄存器的设定，打开相应通路的电 源； 2) 本地配置引擎通过保留通路，发送链路恢复请求，其中包含控制寄存器值。
[0015] S24步骤具体包括以下步骤： 1) 在收到链路恢复确认序列后，待恢复链路的电源均已打开；配置引擎在已打开的通 路商发送同步序列TS1，使对方重新获取Bit/Symbol Lock ; 2) 对方端口在收到同步序列TSl后，返回同步确认序列TS2,使本地端口重新获取Bit/ Symbol Lock0
[0016] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点： 1、本发明通过对数据链路中的部分通道的回收和拓展，实现了在线运行过程中的带宽 控制，允许部分链路通道在线关闭/打开，在满足应用带宽需求的同时，显著降低链路的功 耗开销。
[0017] 2、本发明能实现根据特定字符序列自我下调数据链路通道，例如X8链路，如果 1-4号通道关闭，数据会自动转向5-8号通道；例如X4链路，如果1-4号通道恢复，数据会 自动转向1-8号通道。通过通道配置逻辑，实现开启通路回收和待开启通道无缝拓展到正 常工作状态的链路中。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明实施例一中通道资源回收机制示意图； 图2是本发明实施例二中通道资源拓展机制示意图； 图3是实施例三中链路拓展机制结构图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述： 实施例一：如图1所示是通道资源回收机制示意图，本方案包括下几个步骤： Stepl :本地节点：系统管理员通过本方案提供的软件接口，对控制寄存器进行配置， 发起链路关闭请求到配置引擎（Config Engine)。该步骤具体可以包括： 1) 发送端发送远程能力寄存器读请求，判断对方是否具有部分链路Lane关闭能力；读 取对方的链路状态寄存器，判读对方链路是否可以关闭； 2) 如果对方具有该能力，则准许修改关闭链路控制寄存器，同时发送执行链路关闭请 求给配置引擎； St印2 :本地节点：配置引擎收到请求后，在指定Lane上发送链路回收序列；序列定义 如下表所示，其中COM和REL均为系统保留控制字符；
St印3 :远程节点：接收到链路回收序列后，修改