CN114489300A - 一种Expander芯片复位方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种Expander芯片复位方法和装置，该方法包括：监测Expander的SoC***异常；当发生***异常时，确定发生异常的SoC***模块，对发生异常的SoC***模块进行复位；将预复位请求发送到Expander连接管理模块ECM，进入Expander Reduced function模式，在该模式下使发生异常或复位的SoC***模块中止需要软件协助的工作；保持Expander的当前链接，并拒绝新的建链请求；在当前链接传输结束后，ECM响应所述预复位请求，退出Expander Reduced function模式，并当SoC***模块复位完成后，响应新的建链请求。本发明的方案实现了Expander功能的自我隔离机制，使***异常复位过程中Expander功能仍然能够正常运行，减少了不相关的SoC***异常对Expander功能模块以及存储拓扑的影响，提升了Expander芯片的健壮性。

Description

一种Expander芯片复位方法和装置
技术领域
本发明属于磁盘访问技术领域，特别涉及一种Expander芯片复位方法和装置。
背景技术
SAS(串行连接SCSI)采用串行接口以获得较高的传输速度，通过STP协议(SATA通道协议)实现SAS控制器和SATA设备之间的互联和数据传输。SAS控制器通过一级或多级Expander(磁盘扩展器)扩展支持大规模磁盘的管理，提供高性能、高灵活度的存储扩展方案。在一个典型的多Expander拓扑(如图1)中，包含Initiator(启动器)、Expander、SAS/SATA设备等。整个存储拓扑中所有设备硬件初始化、软件配置完成后，源设备可通过发送包含目的设备地址等信息的OPAF(Open Address Frame)帧发起建立连接请求，该OPAF帧信息通过存储拓扑传输最终到达目的设备，目的设备在条件允许的情况下答复OPEN_ACCEPT原语，并逐级传输到源设备，完成建立链接流程后，链接中可进行源/目的设备间的通信。
如图2所示，Expander芯片内部主要功能模块称为Expander function(功能块)，由Expander仲裁管理模块ECM(Expander connection manager)、Expander连接路由模块ECR(Expander connection router)、Expander Phy等组成。作为一个完整SoC芯片***，通常Expander芯片还包含CPU、***复位控制器、温度传感器(T-Sensor)、外设接口等***组件。SoC***完成芯片复位控制功能，提高芯片健壮性，保证芯片可从异常状态恢复到正常工作模式。异常事件包括但不限于程序跑飞、***复位、芯片过热等。当异常事件发生时，常规的SoC操作将会对全芯片进行一次复位，以保证复位后SoC恢复可知的正常工作。CPU完成***功能模块配置、中断处理、协助完成Expander数据收发等工作。复位控制器可实现把***从异常状态强制恢复到稳定、可知的状态；可选的***复位源包括CPU***软复位、片内RAM ECC校验失败复位、Watch Dog复位、芯片过热复位等。复位事件的发生表征芯片可能进入一个异常、挂起状态，***程序执行进入不可知状态或软件层期望进行一次***复位。温度传感器可监测芯片温度，当芯片工作环境温度过高或芯片本身温度过高时，***SoC可进行一定降温操作，以保证SoC工作正常；降温操作包括但不限于，在保持Expander功能模块频率不低于链路传输频率的基础上，降低SoC***、Expander功能模块的工作频率、关闭不需要工作的SoC***模块，甚至复位全芯片。
然而现有技术中的Expander SoC在上述事件发生时，***的响应可能一定程度上影响Expander功能模块的正常运行。例如，降频操作会影响传输性能，影响正常传输；复位会中断正在链接中的源/目的设备的正常通信，并带来额外***初始化时间。此外，Expander作为存储拓扑中的设备，Expander***异常发生复位、降频操作会对整个拓扑中的相关设备造成不利影响，包括不限于链路异常、与Expander连接的SAS PHY发生Phy NotReady事件等，影响数据传输性能以及存储拓扑连接***的稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Expander芯片复位方法和装置，以减少***异常对当前数据传输以及存储拓扑中其他设备的影响。
根据本发明的第一方面，首先提供了一种Expander芯片复位方法，包括：
S101、监测Expander的SoC***异常；
S102、当发生所述***异常时，确定发生异常的SoC***模块，对所述发生异常的SoC***模块进行复位；
S103、将预复位请求发送到ECM，进入Expander Reduced function模式，在该模式下使发生异常或复位的SoC***模块中止需要软件协助的工作；保持所述Expander的当前数据传输链接，并拒绝新的建链请求；
S104、在当前链接传输结束后，所述ECM响应所述预复位请求，可选复位Expanderfunction相关模块，退出所述Expander Reduced function模式，当所述SoC***模块复位完成后，响应新的建链请求。
优选地，所述对所述发生异常的SoC***模块进行复位，进一步包括：
仅对所确定的发生异常的SoC***模块进行复位，保持所述Expander function相关模块继续工作。
优选地，在所述S103中，所述拒绝新的建链请求，进一步包括：
在所述Expander Reduced function模式下，PHY收到OPEN ADDRESS FRAME后，发送Request Path请求给所述ECM，所述ECM对新的建链请求仲裁应答Arb Reject(Retry)，由所述ECM主动触发XL发送OPEN_REJECT(RETRY)命令，拒绝新的建链请求。
优选地，在S102中，所述对所述发生异常的SoC***模块进行复位，同时保持Expander的当前链接，进一步包括：
当***复位发生时，由Expander的复位控制器发送预复位请求至ECM，对Expanderfunction无关模块进行复位，并保持Expander function相关模块继续工作；如果当前存在已经建立的链接，则等待当前数据传输结束。
优选地，该方法还包括：当完成当前数据传输时，关闭已经建立的链接，使所述ECM返回空闲状态并应答所述预复位请求；在所述复位控制器接收到ECM的复位应答后，根据需要的复位范围，确定是否对Expander function相关模块进行复位；当所述Expanderfunction相关模块不存在***异常时，不对所述Expander function相关模块进行复位。
根据本发明的第二方面，相应地，提供了一种Expander芯片复位装置，包括：
监测单元，用于监测Expander的SoC***异常；
复位单元，用于当发生所述***异常时，确定发生异常的SoC***模块，对所述发生异常的SoC***模块进行复位；
模式转换单元，用于将预复位请求发送到ECM，进入Expander Reduced function模式，在该模式下使发生异常或复位的SoC***模块中止需要软件协助的工作；保持所述Expander的当前数据传输链接，并拒绝新的建链请求；
完成单元，用于在当前链接传输结束后，响应所述预复位请求，可选复位Expanderfunction相关模块，退出所述Expander Reduced function模式，当所述SoC***模块复位完成后，响应新的建链请求。
优选地，所述复位单元进一步被配置为：
仅对所确定的发生异常的SoC***模块进行复位，保持所述Expander function相关模块继续工作。
优选地，所述模式转换单元进一步被配置为：
在所述Expander Reduced function模式下，PHY收到OPEN ADDRESS FRAME后，发送Request Path请求给所述ECM，所述ECM对新的建链请求仲裁应答Arb Reject(Retry)，由所述ECM主动触发XL发送OPEN_REJECT(RETRY)命令，拒绝新的建链请求。
优选地，所述模式转换单元进一步被配置为：
当***复位发生时，由Expander的复位控制器发送预复位请求至ECM，对Expanderfunction无关模块进行复位，并保持Expander function相关模块继续工作；如果当前存在已经建立的链接，则等待当前数据传输结束。
优选地，所述模式转换单元进一步被配置为：
当完成当前数据传输时，关闭已经建立的链接，使所述ECM返回空闲状态并应答所述预复位请求；在所述复位控制器接收到ECM的复位应答后，根据需要的复位范围，确定是否对Expander function相关模块进行复位；当所述Expander function相关模块不存在***异常时，不对所述Expander function相关模块进行复位。
相比于现有技术，本发明的Expander芯片复位方法和装置，实现了Expander功能的自我隔离机制，使***异常复位过程中Expander功能仍然能够正常运行，减少了不相关的SoC***异常对Expander功能以及存储拓扑的影响。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得对本领域技术普通人员显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获取。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的某些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1示出了根据现有技术的多级Expander级联拓扑结构示意图。
图2示出了根据现有技术的Expander芯片SoC***结构示意图。
图3示出了根据本发明的Expander芯片复位方法的流程图。
图4示出了根据本发明的OPEN_REJECT触发过程示意图。
图5示出了根据本发明的Expander接收端、发送端设置的异步FIFO结构示意图。
图6示出了根据本发明的Expander芯片复位装置的模块图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明旨在解决不相关的***SoC层异常对Expander功能影响的问题，通过Expander功能的自我隔离、已经建立的链接的保持、新的建链请求拒绝机制，最大程度地减少***异常或复位对当前数据传输的影响，并降低对存储拓扑中其他设备的影响。
参见图3的流程图，根据本发明第一方面的Expander芯片复位方法，包括：
S101、监测Expander的SoC***异常。
本发明的实施例中，可以对Expander的SoC***中的各个组件，包括CPU、RAM等模块组件进行异常监测。***异常可以包括***复位、软件出错、芯片过热等事件。本领域技术人员可以理解，***异常还可以包括SoC芯片中已知的其他类型的异常事件。
S102、当发生所述***异常时，确定发生异常的SoC***模块，对所述发生异常的SoC***模块进行复位。
当SoC***异常发生时，需要通过对***进行一次复位来解除异常，但本发明的实施例中，此时仅对SoC异常相关模块进行复位，保持Expander function相关模块继续工作。例如当Expander芯片的CPU模块出现错误时，仅对CPU模块进行一次复位。当软件出错时，仅对软件运行相关模块进行一次复位。
S103、将预复位请求发送到Expander连接管理模块ECM(Expander ConnectionManager)，进入Expander Reduced function模式。该模式下使发生异常或复位的SoC***模块中止需要软件协助的工作；保持所述Expander的当前数据传输链接，并拒绝新的建链请求。
所述Expander Reduced function是指SAS协议中Expander进入的功能或性能受限的模式。当SoC***模块被复位时，SoC***无法配合完成Expander***中需要软件介入的操作，如Expander功能中断处理、Expander路由表更新等。Expander功能保持已经建立链接的当前数据传输通路，而不再接受可能需要SoC功能配合完成的新的建链请求。
具体地，***异常模块复位期间，Expander function保持已经建立的链接通路，保证数据可以正常传输，实现***异常时Expander function独立于SoC***而工作。复位期间，Expander工作在Expander Reduced function中，发生异常或复位的SoC相关模块(如CPU等)无法配合完成需要软件协助的工作，因此无法正常建立新的链路，需要对建链请求进行屏蔽或拒绝。对于复位期间新的建链请求，则使用SAS协议中的Expander Reducedfunction情形下的Arb Reject(Retry)内容，当PHY收到OPAF(OPEN ADDRESS FRAME)后，发送Request Path请求给所述ECM，由ECM主动触发XL(Expander link层)发送OPEN_REJECT(RETRY)命令。从OPAF->REQ PATH->ARB REJECT->OPEN REJECT的命令流程在图4中示出。
S104、在当前链接传输结束后，所述ECM响应所述预复位请求，退出所述ExpanderReduced function模式，当所述SoC***模块复位完成后，响应新的建链请求。
本发明的实施例中，在当前链接传输结束后，ECM响应预复位请求，可选复位Expander function相关模块。***模块复位全部完成后，退出所述Expander Reducedfunction，使得Expander function仍然可以继续正常工作、响应新的建链请求。
从以上实施例中可以看出，本发明的Expander芯片复位方法，针对***异常，如***复位事件、软件出错、芯片过热等，采用了一种Expander function自我隔离、已经建立的链接保持、新的建链请求拒绝(reject)机制，保证Expander function主要功能不受***异常影响。
在进一步优选的实施例中，Expander function和***复位控制器之间存在握手逻辑，以支持全芯片复位。即所述S103可以通过以下过程来实现，包括：
S1031、当***复位发生时，由Expander的复位控制器发送预复位请求至ECM，对Expander function无关模块进行复位，并保持Expander function相关模块继续工作。
S1032、在***模块复位期间，Expander function保持已经建立的链接通路，保证数据可以正常传输而不受异常事件复位的影响；复位期间对新的建链请求，由ECM主动触发OPEN_REJECT(RETRY)命令，拒绝新的建链请求。
S1033、如果当前存在已经建立的链接，则等待当前数据传输结束。
S1034、当完成当前数据传输时，关闭已经建立的链接，使所述ECM返回空闲状态并应答所述预复位请求；在所述复位控制器接收到ECM的复位应答后，根据需要的复位范围，对Expander function相关模块进行选择性复位。具体来说，当确定相关异常事件与Expander function相关模块无关时，不复位Expander功能；当确定复位事件与Expander相关，或者会造成expander功能异常时，则需要对Expander function进行复位。
S1035、释放全芯片的复位；在全部完成复位之后，Expander功能在完成必要初始化操作后可以继续工作。
作为进一步优选的实施例，在所述S101中，监测Expander的SoC***异常时，为了检测温度异常或过热事件，具体可以通过以下过程监测芯片温度：
S1011、利用Expander芯片内置的温度传感器获取芯片内部温度；
S1012、通过Expander所连接的串口获取芯片外特定位置的温度，如机箱、背板温度等。
S1013、当任一位置的温度高于对应的温度阈值时，确定所述Expander芯片出现异常，并基于预先设置的温度控制策略对Expander芯片进行控制。
其中，在确定温度异常时，采用分段过热保护机制，通过设置多个温度检测阈值，当检测温度超过不同阈值范围时分别采用不同温度控制策略，由于较高的温度可以认为具有较高的风险；反之，较低的温度使芯片风险较低。因此，在优选的实施例中，多个温度检测阈值可以包括一个或多个致命温度报警阈值和非致命温度报警阈值。
相应地，在S102中，所述确定发生异常的SoC***模块，进一步包括：
当温度检测超过致命温度报警阈值时，将超过所述阈值的SoC***模块确定为需要复位的模块。为了迅速使元件降温，***将触发芯片复位，并执行S103的异常复位事件Expander功能处理机制。
而当温度检测超过非致命温度报警阈值而未超过致命温度报警阈值时，在S102的复位操作之前，可以执行多种可选操作，包括降低SoC***工作频率、降低Expander功能工作频率、拒绝新的建链请求，主动禁用(disable)未使用PHY，主动禁用已使用但未处于连接状态的PHY等。
其中，当芯片过热时，如果确定需要降低SoC***工作频率，可以降低SoC***时钟，而不影响Expander功能正确性，不影响Expander性能。SoC***时钟，如CPU工作时钟、外设工作时钟独立于Expander时钟，可以进行独立调整。
由于Expander功能在建立链接后，不再主动产生数据，仅完成源/目的设备间的数据转发；针对Expander功能时钟调整，本发明分别在接收端、发送端设置了异步FIFO，即图5中的RX FIFO、TX FIFO。上述FIFO分别完成接收时钟、发送时钟和Expander时钟间的异步数据同步处理、传输功能。当芯片过热并且确定需要降低Expander工作频率时，可以在满足Expander时钟不低于当前传输速率对应的时钟频率的基础上，降低Expander功能模块工作频率。由于Expander模块频率的降低并不影响数据的正确传输，但带来路径延时的增加。因此，在优选的实施方式中，当检测到温度降低至设定降频阈值以下之后，可以再次调整Expander工作频率，提高Expander传输性能。
由以上实施例可以看出，本发明针对SoC***异常，设计了一种Expander功能自我隔离机制，在禁止新建链接请求的同时，保持已经建立的链接，即使在复位过程中，Expander功能仍然能够正常运行，正在链接中的源/目的设备的正常通信不会被中断，进而使得Expander function功能乃至存储拓扑不会受到***异常和复位的影响。
相应地，参见图6，本发明在第二方面提供了一种Expander芯片复位装置，包括：
监测单元201，用于监测Expander的SoC***异常；
复位单元202，用于当发生所述***异常时，确定发生异常的SoC***模块，对所述发生异常的SoC***模块进行复位；
模式转换单元203，用于将预复位请求发送到ECM，进入Expander Reducedfunction模式，在该模式下使发生异常或复位的SoC***模块中止需要软件协助的工作；保持所述Expander的当前数据传输链接，并拒绝新的建链请求；
完成单元204，用于在当前链接传输结束后，响应所述预复位请求，可选复位Expander function相关模块，退出所述Expander Reduced function模式，当所述SoC***模块复位完成后，响应新的建链请求。
需要说明的是，以上所示的流程图或结构图仅用于说明而非限定本发明的技术方案。本领域技术人员可以理解，在本发明基础上可以根据实际需要而上述方法流程细节等做出容易想到的任意调整，而不应将本发明限于上述示例的具体结构或参数。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种Expander芯片复位方法，其特征在于，包括：
S101、监测Expander的SoC***异常；
S102、当发生所述***异常时，确定发生异常的SoC***模块，对所述发生异常的SoC***模块进行复位；
S103、将预复位请求发送到ECM，进入Expander Reduced function模式，在该模式下使发生异常或复位的SoC***模块中止需要软件协助的工作；保持所述Expander的当前数据传输链接，并拒绝新的建链请求；
S104、在当前链接传输结束后，所述ECM响应所述预复位请求，退出所述ExpanderReduced function模式，当所述SoC***模块复位完成后，响应新的建链请求。
2.根据权利要求1所述的Expander芯片复位方法，其特征在于，在所述S102中，所述对所述发生异常的SoC***模块进行复位，进一步包括：
仅对所确定的发生异常的SoC***模块进行复位，保持所述Expander功能相关模块继续工作。
3.根据权利要求1所述的Expander芯片复位方法，其特征在于，在所述S103中，所述拒绝新的建链请求，进一步包括：
在所述Expander Reduced function模式下，PHY收到OPEN ADDRESS FRAME后，发送Request Path请求给所述ECM，所述ECM对该建链请求仲裁应答Arb Reject(Retry)，由所述ECM主动触发XL发送OPEN_REJECT(RETRY)命令，拒绝新的建链请求。
4.根据权利要求1所述的Expander芯片复位方法，其特征在于，在所述S102中，所述对所述发生异常的SoC***模块进行复位，进一步包括：
当***复位发生时，由Expander的复位控制器发送预复位请求至ECM，对Expanderfunction无关模块进行复位，并保持Expander function相关模块继续工作；如果当前存在已经建立的链接，则等待当前数据传输结束。
5.根据权利要求4所述的Expander芯片复位方法，其特征在于，还包括：
当完成当前数据传输时，关闭已经建立的链接，使所述ECM返回空闲状态并应答所述预复位请求；在所述复位控制器接收到ECM的复位应答后，根据需要的复位范围，确定是否对Expander function相关模块进行复位；当所述Expander function相关模块不存在***异常时，不对所述Expander function相关模块进行复位。
6.一种Expander芯片复位装置，其特征在于，包括：
监测单元，用于监测Expander的SoC***异常；
复位单元，用于当发生所述***异常时，确定发生异常的SoC***模块，对所述发生异常的SoC***模块进行复位；
模式转换单元，用于将预复位请求发送到ECM，进入Expander Reduced function模式，在该模式下使发生异常或复位的SoC***模块中止需要软件协助的工作；保持所述Expander的当前数据传输链接，并拒绝新的建链请求；
完成单元，用于在当前链接传输结束后，响应所述预复位请求，可选复位Expanderfunction相关模块，退出所述Expander Reduced function模式，当所述SoC***模块复位完成后，响应新的建链请求。
7.根据权利要求6所述的Expander芯片复位装置，其特征在于，所述复位单元进一步被配置为：
仅对所确定的发生异常的SoC***模块进行复位，保持所述Expander function相关模块继续工作。
8.根据权利要求6所述的Expander芯片复位装置，其特征在于，所述模式转换单元进一步被配置为：
在所述Expander Reduced function模式下，所述ECM对新的建链请求仲裁应答ArbReject(Retry)，由所述ECM主动触发XL发送OPEN_REJECT(RETRY)命令，拒绝新的建链请求。
9.根据权利要求6所述的Expander芯片复位装置，其特征在于，所述模式转换单元进一步被配置为：
当***复位发生时，由Expander的复位控制器发送预复位请求至ECM，对Expanderfunction无关模块进行复位，并保持Expander function相关模块继续工作；如果当前存在已经建立的链接，则等待当前数据传输结束。
10.根据权利要求8所述的Expander芯片复位装置，其特征在于，所述模式转换单元进一步被配置为：
当完成当前数据传输时，关闭已经建立的链接，使所述ECM返回空闲状态并应答所述预复位请求；在所述复位控制器接收到ECM的复位应答后，根据需要的复位范围，确定是否对Expander function相关模块进行复位；当所述Expander function相关模块不存在***异常时，不对所述Expander function相关模块进行复位。
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