PCIe热插拔技术详解

一、PCIe热插拔介绍

PCIe热插拔技术旨在实现在系统运行时对硬件设备进行更换或添加。PCIe热插拔是指用户可以在不关闭计算机的情况下，插入或拔出PCIe设备，无需重启系统。该技术可在服务器和工作站等高端计算机中广泛应用，为企业提高服务器可用性和系统效率提供了极大的便利。

二、PCIe热插拔的优点

1、提高服务器可用性

PCIe热插拔技术可使管理员无需停机即可更换或添加硬件设备，从而确保了服务器的高可用性。

2、提高工作效率

PCIe热插拔技术可使管理员无需重新启动系统即可更换或添加硬件设备，从而提高了工作效率。

3、维护方便

PCIe热插拔技术可使管理员无需拆卸机箱或设备即可更换或添加硬件设备，从而节省了维护成本和时间。

三、PCIe热插拔的实现

PCIe热插拔技术通过以下几个方面的实现：

1、硬件支持

硬件支持是实现PCIe热插拔技术的基础。支持PCIe热插拔的设备必须采用支持PCIe插槽热插拔的芯片组和电路设计，以保证其在更换或添加硬件设备时具有足够的热插拔能力。

2、BIOS支持

BIOS支持是实现PCIe热插拔技术的重要组成部分。在计算机启动时，BIOS会对所有PCIe插槽进行初始化操作，为后续的设备热插拔做准备。

3、操作系统支持

操作系统支持是实现PCIe热插拔技术的重要保障。当管理员更换或添加硬件设备时，操作系统会自动检测并识别新设备，为管理员提供相应的设备驱动程序，以便于管理员进行配置和管理。

四、PCIe热插拔的实现方法

PCIe热插拔技术可通过以下两种方式实现：

1、基于硬件的PCIe热插拔实现

硬件驱动支持热插拔功能。PCIe热插拔时，用户将要插入的板卡插入到插槽内，此时系统不会立即发现该板卡的存在。随后用户通知系统板卡已经插好，在系统进行板卡扫描时，系统会区分出哪些是新插入的板卡。接下来，系统会进行设备枚举并且重新分配资源。通过这种方式，系统能够识别新的设备，并正确初始化和启动它们，以确保新设备的运行。

//PCIe热插拔初始化函数
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、基于软件的PCIe热插拔实现

软件驱动支持热插拔功能。管理员通过设备管理器或者类似的工具插入或拔出设备时，驱动程序捕捉到插拔事件，并通过PCIe总线驱动程序与PCIe子系统进行通信。PCIe子系统接收到通知消息后，会启动PCIe热插拔的相应操作，以识别和配置新插入或拔出的设备。

//基于软件的PCIe热插拔代码示例
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热插拔的应用

PCIe热插拔技术广泛应用于服务器、工作站和其他高端计算机中，以提高系统的可用性、工作效率和维护便利性。在企业信息化建设中，PCIe热插拔技术也越来越重要，在确保系统稳定可靠的基础上，提供更加灵活、高效、智能的IT服务。

六、结语

通过以上对PCIe热插拔技术的介绍，我们了解到PCIe热插拔技术的优点，以及实现PCIe热插拔技术的硬件和软件支持、实现方法和应用。PCIe热插拔技术是现代服务器和计算机系统不可或缺的重要组成部分，有望在未来的计算机应用领域中发挥更为重要的作用。