[发明专利]使能单根I/O设备多根共享的适配装置、系统及方法

权利要求书

1.一种使能单根I/O设备多根共享的适配装置，包括：

主机接口，用于耦合实体单根I/O设备到一个主控制根节点PCIe域，将实体单根I/O设备逻辑虚拟化为多个虚拟I/O功能镜像；

动态重映射模块，用于建立和维护虚拟I/O功能镜像和实体单根I/O设备间的映射关系；根据所述映射关系，将用户根节点PCIe域的下行事务包重定向至对应的主控制根节点PCIe域，以及将实体单根I/O设备要发送至用户根节点的上行事务包从主控制根节点PCIe域重定向至对应的用户根节点PCIe域；以及

I/O接口，用于与实体单根I/O设备连接。

2.根据权利要求1所述的适配装置，其特征在于，所述主机接口还用于提供主控制根节点控制接口，主控制根节点通过该接口可配置及控制所述适配装置；以及提供至少一个用于连接用户根节点的虚拟I/O功能镜像，所述虚拟I/O功能镜像是对I/O设备功能的实体抽象，并能够进行I/O设备功能的行为模拟。

3.根据权利要求1所述的适配装置，其特征在于，所述动态重映射模块中，在建立和维护虚拟I/O功能镜像和实体单根I/O设备间的映射关系时，允许多个虚拟I/O功能镜像复用实体单根I/O设备的同一物理资源；

所述I/O接口还用于将多个用户根节点发来的事务包按需缓存，然后有序地调度发送给实体单根I/O设备，以避免对应于实体单根I/O设备的同一物理资源的来自于不同根节点的多个事务包引发I/O访问冲突。

4.根据权利要求2所述的适配装置，其特征在于，所述主机接口包括用于连接主控制根节点的系统控制接口，用于向多个用户根节点透明地呈现多个虚拟I/O功能镜像的虚拟配置空间寄存器。

5.根据权利要求4所述的适配装置，其特征在于，所述主机接口还用于将来自于根节点的下行事务包进行分发处理：将来自主控制根节点的下行事务包给系统控制接口进行处理，将来自于用户根节点的下行事务包分发给虚拟配置空间寄存器进行处理；将来自于系统控制接口的上行事务包向主控制根节点传输，以及将来自于虚拟配置空间寄存器的上行事务包向用户根节点传输。

6.根据权利要求1所述的适配装置，其特征在于，所述动态重映射模块包括I/O重映射模块，用于进行事务包在用户根节点PCIe域和主控制根节点PCIe域之间的重映射；以及虚拟热插拔模块，用于在不影响根节点其他工作的情况下，实现向根节点动态删除或增加I/O设备功能。

7.根据权利要求6所述的适配装置，其特征在于，所述适配装置支持PCIe协议，所述主机接口、动态重映射模块和I/O接口均在PCIe协议的事务层实现。

8.一种使能单根I/O设备多根共享的系统，包括：主控制根节点、至少一个用户根节点、权利要求1～6中任意一项所述的适配装置，连接所述主控制根节点、至少一个用户根节点以及所述适配装置的PCIe互连控制系统，以及与所述适配装置连接的实体单根I/O设备。

9.一种基于权利要求8所述的使能单根I/O设备多根共享的系统的适配方法，包括下列步骤：

1)耦合实体单根I/O设备到一个主控制根节点PCIe域，虚拟化I/O设备建立多个逻辑虚拟化功能镜像；

2)建立和维护虚拟I/O功能镜像和实体单根I/O设备间的映射关系；

3)使至少一个用于连接用户根节点与所述虚拟I/O功能镜像连接，将所述虚拟I/O功能镜像的虚拟配置寄存器资源和虚拟物理寄存器资源内存映射至所述用户根节点；

4)根据所述映射关系，将用户根节点PCIe域的下行事务包重定向至对应的主控制根节点PCIe域，以及将实体单根I/O设备要发送至用户根节点的上行事务包从主控制根节点PCIe域重定向至对应的用户根节点PCIe域；将重定向后的下行事务包发送给实体单根I/O设备，将重定向后的上行事务包发送给相应的用户根节点。

10.根据权利要求9所述的适配方法，其特征在于，所述步骤1)包括下列子步骤：

11)使主控制根节点与实体单根I/O设备连接，将实体单根I/O设备的配置寄存器资源和物理寄存器资源内存映射至所述主控制根节点；

12)提供至少一个用于连接用户根节点的虚拟I/O功能镜像，所述虚拟I/O功能镜像是对I/O设备功能的实体抽象，并能够进行I/O设备功能的行为模拟。