基于故障注入的PCIE2．0协议测试软件设计与实现.pdfVIP

第13卷 第2期 软 件 导 刊 Vo1．13NO．2 2014年 2月 SoftwareGuide Feb．2O14 基于故障注入的PCIE2．0协议测试 软件设计与实现 王景海 (上海理工大学 管理学院，上海 200093) 摘 要 ：高性能应用(包括服务器、存储设备、外设、图形设备和成像设备等)普遍采用PCIE总线进行互联。为了评 测系统设备对 PCIE总线故障的容错能力和可靠性 ，在研 究PCIE总线规范的基础上 ，对市场上主流故 障注入软件进 行 了分析 ，设计 了一种基于 PCIE协议 的测试软件 。经过验证 ，该软件可 以实现发生在物理层 、数据链路层和传输层 中任一层的干扰 ，能够帮助系统设计人员在更接近真实环境的条件下完成测试 ，并缩短测试周期 。 关键词 ：故障注入；PCIE；测试软件 中图分类号：TP3¨ 文献标识码 ：A 文章编号 ：1672-7800(2014)002—0080—02 的实现不够方便 。其高昂的价格 ，也让一些小规模公司无 0 引言 法承担 。 本文在结合实际应用的基础上 ，设计开发 了基于 Xil— PCIE是 一种基于数据包 的串行连接协议 ，它 的复杂 inxVirtex-6FPGA 的硬件平 台和故障注入测 试 软件 度在 PCI并行总线的 10倍以上 。其复杂性主要体现在两 PCIE Corruptor。 个方面 ，首先这是数据包 以千兆级 的速度进行并行至 串行 的数据转换 的需要 ，其次 PCIE拥有多种组件类型，每种 1 PCIE协议介绍 类 均乐川 r复杂 的系统级折衷方案 ，以满足严格 的 目 标 ，包插 ：性能、可靠性、可用性 以及可服务性 (RAS)、服务 PCIE总线是 PCI总线 的串行版本 ，主要用于采用多 质 (Qc，s)等 ，而达到这些 目标需要对诸如吞吐量 、缓冲 对高速串行的差分信号进行高速传输，每对差分线上 的 大小、流量控制 、信用度管理 以及排序规则等参数进行 信号速率可 以是 1代 1．5Gbps、2代 5Gbps或现在正在逐 多方而的优化。这使得 PCIE系统和设备设计人员面临 渐开始应用 的3代 8Gbps。PCIE规范 由PCI—SIG组织制 大的，力，他们需要开发可靠稳定的系统，并确保这些 定 ，目前 PC和 Server上应用 的主要是 PCIE 2．0。PCIE 系统能够 与飞速增加的PCIE设备实现互通 。 属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分 PCIE的复杂性使测试面临着更大 的挑战，同时也使 配独享通道带宽，不共享资源 ，主要支持主动 电源管理 、错 测试变得更加重要 。常见 的 PCIE协议测试 方式包括 误报告、端对 端 的可靠 性传输 、热插 拔 以及 服务质 量 PCIE配置空间测试和故 障注入测试 。PCIE配置空间测 (QoS)等功能 。 试用来验证 PCIE配置空间与 PCIE规范的兼容性 。故障 PCIE采用了数据包方式在系统 内传输数据，并用于 注入测试是一种可靠性验证技术 ，其原理是根据预定 的错 数据接 口与 PCIE设备 的各层之间。PCIE包含应用层 、 误模型以及错误参数 ，人为产生错误并施加于运行特定工 传输层、数据链路层、物理层 4层，PCIE分层结构 如图 1 作负载的 目标系统 中，以加速该系统错误和实效的发生 ， 所示。传输层用于将应用程序的请求转换成