[发明专利]一种基于PCIe总线多主控板冗余备份系统

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种多主控板冗余备份系统，特别是一种基于PCIe总线多主控板冗余备份系统。

背景技术

多主控板冗余备份系统主要用于高安全、高可靠性系统应用，当系统出现异常时能进行故障定位和备份系统切换。以往的多主控板冗余备份系统，包括：主板、PCI外设板卡、板卡状态监测系统、I2C控制器、CPU处理器和BMC控制器。板卡状态监测系统用于采集板卡上的电压、电流和温度信号，检测系统运行状态是否正常。但是以往的多主控板冗余备份系统是基于CPCI 总线的容错计算机，当备份系统切换时，需重启计算机系统以便于对PCI设备进行重新枚举并分配空间，此过程不能满足高性能实时计算机的要求，而基于CPCI总线的计算机系统已不能满足微处理器、存储器和互连网络的高速发展对数据高速传输处理的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PCIe总线多主控板冗余备份系统，解决传统基于CPCI总线的计算机系统切换系统时需重启计算机系统以及CPCI总线不能满足微处理器、存储器和互连网络的高速发展对数据高速传输处理的问题。

一种基于PCIe总线多主控板冗余备份系统，包括：主板电路A、主板电路B、主板电路C、PCIe交换电路、FC通道卡电路和PCIe Raid卡电路，其中主板电路A包括：CPU处理器A和PCIe控制器A，主板电路B包括：CPU处理器B和PCIe控制器B，主板电路C包括：CPU处理器C和PCIe控制器C，PCIe交换电路包括：PCIe管理芯片、串行EEPROM和时钟芯片。

PCIe控制器A通过PCIe总线与PCIe管理芯片的端口a双向连接，PCIe控制器B通过PCIe总线与PCIe管理芯片的端口b双向连接，PCIe控制器C通过PCIe总线与PCIe管理芯片的端口c双向连接，测试计算机通过SMBus总线与PCIe管理芯片双向连接，FC通道卡电路通过PCIe总线与PCIe管理芯片的端口e双向连接，PCIe Raid卡电路通过PCIe总线与PCIe管理芯片的端口d双向连接；在主板电路A中，CPU处理器A与PCIe控制器A双向连接；在主板电路B中，CPU处理器B与PCIe控制器B双向连接；在主板电路C中，CPU处理器C与PCIe控制器C双向连接；在PCIe交换电路中，PCIe管理芯片与串行EEPROM通过SMBus总线双向连接，时钟芯片的输出端与PCIe管理芯片的输入端连接。

基于PCIe总线的多主控板冗余备份系统上电后，首先测试计算机将初始配置文件通过SMBus总线传送到PCIe管理芯片中，然后PCIe管理芯片将初始配置文件通过SMBus总线烧写到串行EEPROM中，完成初始配置文件的烧写。初始配置文件的内容为对PCIe管理芯片的设置，包括：设置端口a为复合工作模式，即端口a同时作为上行端口和非透明桥，表示为P2P+NT，端口b的设置和端口a相同；设置端口c为单一工作模式，即端口c只作为非透明桥，表示为NT；设置端口d为单一工作模式，即端口d只作为下行端口，表示为P2P，端口e的设置和端口d相同；设置分区k包含端口a和端口d；设置分区m包含端口b和端口e；设置分区n包含端口c；设置PCIe管理芯片的时钟模式为全局时钟模式。

烧写完毕后，重新启动系统，PCIe管理芯片通过SMBus总线读取串行EEPROM的初始配置文件，用于配置PCIe管理芯片的端口寄存器、分区模式及时钟模式。配置完毕后，PCIe管理芯片将分区k中的端口a和端口d连通，此时PCIe Raid卡电路作为CPU处理器A的下游PCIe设备；PCIe管理芯片将分区m中的端口b和端口e连通，此时FC通道卡电路作为CPU处理器B的下游PCIe设备；PCIe管理芯片将分区n中端口c的工作模式设为非透明桥，此时CPU处理器C没有下游的PCIe设备，CPU处理器C作为备用主板电路，用于接管CPU处理器A或CPU处理器B出现故障时对应的下游PCIe设备；PCIe管理芯片由时钟芯片提供全局时钟。然后，CPU处理器A对PCIe Raid卡电路进行PCIe设备扫描完成系统枚举，CPU处理器B对FC通道卡电路进行PCIe设备扫描完成系统枚举, CPU处理器C同样进行PCIe设备扫描完成系统枚举，最后正常启动各自的操作系统。