PCIe掃盲 PCIe錯誤源詳解(一)

2021-09-24 23:50:08 字數 2373 閱讀 6487

這篇文章來詳細地分析一下各種錯誤源的產生原理,由於內容較多,因此分為兩篇文章。第一篇介紹一下ecrc校檢錯誤和data poisoning等;第二篇文章介紹事務(transaction)錯誤、鏈路流量控制(link flow control)相關的錯誤、異常的tlp(malformed tlp)以及內部錯誤(internal errors)等。

前面的文章中提到過,ecrc是可選的,主要用於包含有switch的pcie匯流排系統中。且只有支援aer的pcie裝置才有能力支援ecrc功能。配置軟體通過檢查配置空間,確認pcie裝置的某個功能(function)支援ecrc後,可以通過向錯誤功能控制暫存器(error capability and control register)中的響應為寫0或者1來禁止或者使能ecrc功能。

如果使能了ecrc功能,可以通過tlp包頭中的td(tlp digest,ecrc也被稱為digest)為來標記當前的tlp是否使用ecrc,如下圖所示。需要特別注意的是,如果td為1(表示使用ecrc),但是tlp中卻沒有ecrc;或者td為0,tlp中卻包含了ecrc,則會被判定為tlp格式錯誤,即malformed tlp錯誤。

ecrc是基於tlp的包頭和資料(header and data payload)計算的,接收端會重新基於這些內容計算並與收到的tlp中的ecrc(傳送端計算的)作對比,如果不一致,則認為資料傳輸過程中發生了問題,資料被破壞了,進而產生ecrc校檢錯誤。需要注意的是,在tlp包頭中,有兩位實際上是不參與ercr計算的——type域的bit0和ep位。這兩位通常被稱為variant bits,且在ecrc計算的時候,這兩位的對應位置始終被認為是1,而非使用實際的數值。

當接收端(completer)接收到的請求(request)tlp中存在ecrc校檢錯誤時,接收端通常會選擇不對該請求傳送返回tlp(completion),並將ecrc錯誤狀態位(配置空間中的)置位。傳送端由於長時間未接收到completion,進而會產生completion超時錯誤(timeout error)。而大部分傳送端,會選擇重新傳送先前的請求request。

當傳送端(requester)在傳送完請求後收到了來自接收端返回的tlp(completion)時,卻發現該completion tlp中存在ecrc校檢錯誤,會將ecrc錯誤狀態位(配置空間中的)置位。傳送端可以選擇重新傳送先前的請求request,還可以選擇通過特殊功能中斷(function specific interrupt)向系統報告錯誤。

以上兩種情況中,如果使能了錯誤訊息報告功能的話,不可校正的非致命錯誤訊息(uncorrectable non-fatal error message)會被傳送至系統。

data poisoning也被稱為錯誤傳遞(error forwarding),指的是在已知tlp data payload被破壞(corrupted)的情況下,該tlp仍然被傳送至其他的pcie裝置。此時,該tlp包頭的ep位(error poisoned)被置位為1,表明該tlp已經被破壞。如下圖所示:

有人可能要有疑惑了,你既然都已經知道該tlp data payload被破壞了,為什麼還要再將其進一步傳遞呢?實際上,這樣做主要是針對某些特殊的應用的:

☆    便於傳送端(request)和系統分析錯誤:假設傳送端(request)向接收端(completer)傳送了讀資料請求,接收端從某個記憶體裝置中讀取資料後通過completion返回資料給傳送端。但是在此過程中發生了錯誤,接收端(completer)因此不向傳送端(request)返回completion,則傳送端只會產生completion timeout錯誤,卻難以分析錯誤原因。如果接收端返回poisoned completion tlp給傳送端(tlp包頭中ep為1),則傳送端至少可以確認接收端正確地接收到了其發出的請求(request)。

便於發現switch(或其他橋裝置)中的錯誤:假設tlp中的data payload是在switch中被破壞的,採用錯誤傳遞的方式有助於發現該錯誤。

資料可能通過應用層恢復:有些應用可能採用了特殊的編碼 ,該編碼可以恢復某些被破壞的資料(如ecc可恢復1位的錯誤)。

需要特別注意的是,錯誤傳遞(data poisoning or error forwarding)只是針對tlp中的data payload是否被破壞,和tlp包頭的內容無關。也就是說錯誤傳遞只是針對那些帶有data payload的tlp的,如memory、configuration、i/o寫或者帶有返回資料的completion。pcie spec沒有定義對沒有data payload的tlp,其tlp包頭中的ep卻為1的情況,應當如何處理。

注:需要注意的是,poisoning操作只能在事務層進行。原因很簡單:資料鏈路層和物理層在任何情況下,都不會檢查tlp包頭的內容,更不會修改tlp包頭。

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