一、协议定义
- 定位：
专为平台管理子系统设计的通信协议，用于管理控制器（如BMC）与其他管理控制器或管理设备之间的标准化通信。
核心设计目标
-
跨总线兼容性
- 协议设计支持多种物理总线类型（如I2C、PCIe、SMBus等），实现异构传输层统一管理。
-
分层架构
- 消息格式：标准化数据封装规则，确保端到端语义一致性。
- 传输描述：定义不同总线的适配层，抽象物理差异。
- 消息交换模式：支持请求-响应、异步通知等交互机制。
- 配置与初始化：提供设备发现、参数协商等基础服务。
典型应用场景
| 平台类型 | 管理用例 |
|---|---|
| 移动设备/嵌入式系统 | 低功耗传感器监控、远程诊断 |
| 桌面/工作站 | 硬件状态上报、固件热更新 |
| 服务器/数据中心 | 多节点BMC协同管理、带外大规模设备监控 |
二、数据帧简介
MCTP报文结构概览
| 报文层次 | 字段组成 | 功能定位 |
|---|---|---|
| 物理介质相关部分 | Medium-specific Header + Trailer | 适配底层总线特性（如SMBus地址、PCIe TLP封装） |
| 通用传输头 | MCTP Transport Header (32 bits) | 跨介质通用控制信息（版本、路由、分片控制） |
| 消息体 | Message Body (含IC标志、消息类型、数据、完整性校验等) | 应用层负载与协议扩展能力 |
MCTP Transport Header字段详解
| 字段名 | 位数 | 描述 | 关键作用 |
|---|---|---|---|
| RSVD | 4 bits | 保留字段，未来扩展使用 | 为协议演进预留空间 |
| Hdr Version | 4 bits | 头部版本标识，由物理介质绑定规范定义（如SMBus与PCIe可能版本不同） | 支持多版本介质适配 |
| Destination EID | 8 bits | 目标端点ID（EID），用于路由 | 确定报文接收方，支持广播/组播（特殊EID值） |
| Source EID | 8 bits | 源端点ID（EID），标识发送方 | 用于响应路由与消息跟踪 |
| SOM | 1 bit | 置1表示当前包为消息的第一个分片 | 多包消息起始标志，触发接收方重组缓冲区初始化 |
| EOM | 1 bit | 置1表示当前包为消息的最后一个分片 | 指示消息结束，触发接收方处理完整消息 |
| Pkt Seq # | 2 bits | 包序列号（模4递增），用于检测丢包 | 允许检测最多连续3个包丢失（如序列0→1→2→3→0...） |
| Msg Tag | 3 bits | 消息标签，结合Source EID和TO字段唯一标识消息 | 支持同一源到目标的多消息并发传输（不同标签区分） |
| TO (Tag Owner) | 1 bit | 标签所有者标识： • 0: 目标端点生成标签（如响应） • 1: 源端点生成标签（如请求） | 区分请求/响应消息，避免标签冲突 |
Message Body字段解析
| 字段名 | 位置/大小 | 描述 | 交互逻辑 |
|---|---|---|---|
| IC (Integrity Check) | 1 bit (消息体首字节最高位) | 指示是否包含消息完整性校验（如CRC） | 若置1，消息体末尾需携带校验字段，校验范围由消息类型定义 |
| Message Type | 7 bits (消息体首字节最低7位) | 定义消息类型（如控制命令、传感器数据、错误报告） | 决定后续Message Header/Data的解析规则 |
| Message Header | 0-M bytes | 消息类型专用头部（如事务ID、优先级标志） | 仅首包携带，部分消息类型可能无此字段 |
| Message Data | 0-N bytes | 应用层数据（如传感器读数、固件块、配置参数） | 跨包传输时按分片顺序重组 |
| Msg Integrity Check | 可变 | 消息类型特定的完整性校验字段（如CRC32），位于消息体末尾 | 校验失败触发重传（可靠模式）或丢弃（非可靠模式） |
三、发现与寻址流程
MCTP网络通过五步标准化流程实现设备发现与通信准备，确保异构总线环境中设备可互操作：
| 步骤 | 目标 | 关键活动 |
|---|---|---|
| 1. 总线枚举 | 识别物理总线上连接的设备 | - 总线控制器扫描物理连接（如PCIe枚举、I2C地址探测） - 生成设备物理拓扑图 |
| 2. 总线地址分配 | 为设备分配物理层通信地址 | - 静态分配（预定义地址）或动态分配（如SMBus ARP） - 确保总线内地址唯一性 |
| 3. MCTP能力发现 | 确认设备支持MCTP协议并获取其能力参数 | - 发送Get MCTP Version控制消息 - 解析设备响应的支持特性（如消息类型、最大传输单元） |
| 4. 端点ID分配（EID） | 为每个MCTP设备分配逻辑端点ID，用于网络层路由 | - 中央控制器（如BMC）通过Set Endpoint ID消息分配EID - 避免EID冲突（如使用位掩码保留范围） |
| 5. 路由信息分发与使用 | 构建网络路由表，确保跨总线、跨桥接设备的消息可达性 | - 桥接设备上报路由表（如通过Update Routing Table消息） - 控制器聚合拓扑信息并同步至相关设备 |
四、MCTP控制协议核心概念
角色定义
| 术语 | 描述 |
|---|---|
| Requester | 发起控制请求（Request）的端点（例如BMC请求设备状态） |
| Responder | 响应请求的端点（如设备返回状态数据） |
| Originator/Source | 任何控制消息的发起者（包括Request/Response/Datagram） |
| Target/Destination | 控制消息的接收方 |
| Asynchronous Notification | 端点主动发送的非请求型数据报（如事件告警） |
| Broadcast | 使用广播EID（0xFF）发送到总线所有端点的消息 |
控制消息类型
| 消息类型 | 特征 | 应用场景 |
|---|---|---|
| Request | - 需响应（Response） - 包含 Command Code（操作类型）- 示例： Get Device ID | 主动查询设备能力或状态 |
| Response | - 包含Completion Code（执行结果）- 携带请求返回数据 | 响应请求（成功/失败及附加信息） |
| Datagram | - 无响应 - 单向传输（如事件通知） | 异步事件上报（如温度超阈值告警） |
| Broadcast Request | - 广播发送到所有端点 - 需响应（各端点独立回复） | 总线范围设备发现（如Get Endpoint List） |
| Broadcast Datagram | - 广播发送且无响应 | 全局配置下发（如时间同步广播） |
关键字段详解
| 字段 | 位宽/值 | 作用 |
|---|---|---|
| IC | 1bit (0b) | 固定为0（控制消息不启用消息完整性校验） |
| Message Type | 7bit (0x00) | 标识为MCTP控制消息 |
| Rq bit | 1bit | - 1: Request消息 - 0: Response/Datagram消息 |
| D-bit | 1bit | - 0: 用Instance ID匹配请求与响应 - 1: 仅标识重传消息（Datagram专用） |
| Instance ID | 1字节 | 标识消息实例： - 防止重复处理（如重传时ID不变） - 匹配请求与响应 |
| Command Code | 1字节 | 定义请求操作类型（如0x01=Get Endpoint ID，详见规范表12） |
| Completion Code | 1字节 | 响应状态码（如0x00=成功，0x80=无效参数，详见规范表13） |
| Message Data | 可变长度 | 携带请求参数或响应结果（格式由Command Code定义） |
五、 MCTP控制命令概览
关键命令分类
| 命令码 | 命令名称 | 核心功能 | 适用设备 | 强制/可选性 |
|---|---|---|---|---|
| 0x01 | Set Endpoint ID | 为指定物理地址的端点分配EID | 总线所有者（非顶级） | 端点：Mandatory to accept (Ma) |
| 0x02 | Get Endpoint ID | 查询端点的当前EID、类型及静态EID使用状态 | 所有端点 | 端点：Mandatory to accept (Ma) |
| 0x03 | Get Endpoint UUID | 获取端点的唯一UUID（热插拔设备必须支持） | 支持热插拔的端点 | 条件性支持 (Ca2) |
| 0x07 | Resolve Endpoint ID | 解析目标EID的物理地址和下一跳桥接信息 | 桥接/总线所有者 | 桥接：Mandatory to accept (Ma) |
| 0x0F | Query Hop | 发现目标端点的路径桥接及传输单元限制 | 桥接 | 桥接：Mandatory to accept (Ma) |
| 0x0B | Prepare for Endpoint Discovery | 清空端点的“已发现”标志，准备响应发现命令 | 支持动态发现的设备 | 条件性生成 (Cg3) |
| 0x0C | Endpoint Discovery | 主动发现总线上的MCTP设备（若物理层无其他发现机制） | 总线所有者 | 条件性生成 (Cg3) |
命令适用性规则
OMC列解读
| 标识符 | 含义 |
|---|---|
| Ma | 必须接受（端点必须处理该命令并生成响应） |
| Mg | 必须生成（端点需主动发起该命令） |
| Oa/Og | 可选接受/生成（根据实现需求决定是否支持） |
| Ca/Cg | 条件性接受/生成（需满足特定条件，如物理层绑定规范要求） |
| Na/Ng | 不适用（设备类型不支持该命令） |
关键条件注释
- Set Endpoint ID
- 顶级总线所有者无需支持此命令（EID分配由上层协议完成）。
- Routing Information Update
- 若桥接静态配置路由表，可不支持此命令。
- Transport Specific Commands (0xF0-0xFF)
- 传输层绑定专用命令（如PCIe/SMBus特有配置），禁止跨桥接转发。
完成代码（Completion Codes）
| 代码 | 名称 | 场景示例 |
|---|---|---|
| 0x00 | SUCCESS | 命令执行成功（如Get Endpoint ID返回有效EID）。 |
| 0x02 | ERROR_INVALID_DATA | 请求参数非法（如Set Endpoint ID中EID超出范围）。 |
| 0x03 | ERROR_INVALID_LENGTH | 消息长度不符（如Query Hop请求缺少必要字段）。 |
| 0x05 | ERROR_UNSUPPORTED_CMD | 接收方不支持该命令（如向简单端点发送Allocate Endpoint IDs）。 |
| 0x80-0xFF | COMMAND_SPECIFIC_ERROR | 命令特定错误（如Prepare for Discovery在非发现阶段调用返回0x81）。 |