PCIE Latency Tolerance Reporting (LTR) Mechanism笔记

1.什么是LTR

EP通过LTR机制告知RC，其发送的memory读写请求，需要在多长时间之内返回（latency requirements），以便RC调整最佳的处理策略，帮助系统平衡能耗与性能。但是协议不强制RC一定要满足整个latency requirement。

2. 工作机制解析

• 触发条件 ：
  • 设备初始化时主动发送
  • 运行中延迟需求变化时动态更新-------->及时发送LTR 更新延时
  • 系统通过PME（Power Management Event）请求
• 系统响应 ：
  • 电源管理器根据T_{LTR_MAX}调整设备低功耗状态（L0s/L1/L1.x）
  • 调度器依据T_{LTR_MIN}保证关键操作时效性

3.LTR 的好处或者使用LTR的意义？

• 能效优化 ：允许系统在满足延迟约束下，将设备置于更深省电状态，如：

  P_{\\text{save}} \\propto \\frac{1}{T_{LTR_MAX}} \\quad \\text{(功耗与最大延迟负相关)}

• QoS保障：防止高优先级设备（如GPU/NVMe）因延迟超标丢包[^2]。

4.如何开启LTR

由于LTR功能时可选的，因此开启LTR首先需要确认设备是否支持该功能，此外由于功能是可选的，因此必须在整条链路上全部使能并support LTR时，LTR功能才可以正常，否则一个不支持LTR的Downstream Port收到一个LTR Message，需要当作unsupported request处理。

LTR Support寄存器位于Device Capabilities 2 Register（bit 11）

LTR Enable寄存器位于Device Control 2 Register（bit 10）

5.延时如何确认

如果Requirement (bit15)置位，则LatencyValue和LatencyScale域段都是有效的；如果Requirement为0，则LatencyValue和LatencyScale域段可以忽略。

当EP发送LTR Message时，允许只有No-Snoop Request或者只有Snoop Request是有效的，当然也可以是两者同时有效。（有点废话的感觉）

Max Snoop Latency Register (Offset 04h)表示了EP最大可接受的snoop latency：

Max No-Snoop Latency Register (Offset 06h)表示了EP最大可接受的no-snoop latency：

LatencyScale与LatencyValue可以确认最终支持的最大返回延时。不同的design 设计可能不同，LatencyValue和LatencyScale同时为0，表示EP需要RC提供best possible service，即尽量短的处理延迟。

6.延时怎么计算

Latency的具体含义如下：

1. 对于Non-Posted请求，latency为device发送请求的最后一个symbol，到收到第一个completion的第一个symbol之间的时间间隔；
2. 对于Posted请求，latency用于流控信用不足的反压场景，具体为device发送请求的最后一个symbol，到收到返回credits的DLLP的第一个symbol之间的时间间隔（在流控信用不足场景下，device在收到DLLP返回的信用之后才能发一个posted请求）。

7.LRT 发送message 约束

1. 协议建议EP在LTR被使能或者EP的service requirement被改变之后，尽快发送LTR Message，但强烈建议在500us时间内不要发送超过两个LTR Messages。DP如果在500us时间收到超过LTR Messages，也不能当作错误处理，必须将所有的LTR Messages都正确处理。
2. 对于一个Multi-Function Devices (MFDs)，发送的LTR Message中的LatencyValue必须为它所有function中的最小值。
3. 对于switch，如果支持LTR，则所有ports都需要支持LTR。
4. 其可以被刷新/更新的动作。也就是，在出现Link-down的时候，相关信息必须被清掉；在信息需要刷新的时候，要及时告知DSP。比如，通过PMCSR进入低功耗状态时non-D0，如果device有发过LTR给到RC，那它必须在进入non-D0状态钱，发出requirement clear的消息。当通过PMCSR回到D0状态时，再重新发送有效的LTR消息建立延迟需求。
5. 如果一个device（EP）发送LTR Message之后，LTR Mechanism Enable bit被清除（通过RP的ConfigWr或者FLR），则device必须再发送一个将两个requirement bit都置为0的LTR Message。
6. Ports that support the L1.2 substate for ASPM L1 must support Latency Tolerance Reporting (LTR).

8.LTR 在RC EP的系统里面的工作过程（个人理解欢迎指正）

通过当前的项目，简单分享一下LTR的整个过程

1. EP RC 均处于L0
2. EP 发送LTR meassge 给到RC上报自己的latency
3. RC读取meassge 信息获取对应该EP的latency capacity
4. 在进入L1.2的时候LTSSM需要满足LTR 中的latency以后才可以从L1.1进L1.2