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    CompactPCI 系统管理

    2007-03-21 上海控易电子科技有限公司021-54285464

    论文提供:控易电子

    CompactPCI单板的管理近来受到越来越多的关注。尽管这种管理功能自2000初就已经存在了,供应商和用户只是现在才开始探索管理功能。CompactPCI的用户开始探索使用符合工业标准的管理机制来对单板进行管理。PCI工业计算机制造组织(PCIMG)针对CompactPCI的系统管理制定了PICMG2.9规范。本篇文章将着眼于系统管理的需求以及PICMG 2.9规范如何被用来解决系统管理的挑战以及需要更进一步研究的方面。

    系统管理需求
    早期的CompactPCI单板自备一套管理架构,也就是说,单板自己管理自己。任一一个单板将自行根据环境温度是否超限,看门狗(Watch Dog)在这些系统中,不具备单一的管理实体来负责整个系统中所有单板的管理。最初人们尝试着通过共享内存的架构以及基于PCI基本消息传送机制在板间共享管理信息。随着CompactPCI开始应用于高可用性应用,对系统管理的需求也开始增长。在这些应用中只知道单板是否运行正常已不再能满足需要,因为在这些高可靠性应用中,系统不仅需要对?#21830;?#20195;单元(FRUs)的正常状态进行检测,而且也需要对其进行复位和?#31995;?#25481;电操作,同时监控其温度。?#21830;?#20195;单元(FRUs)已经不仅仅是一块单板,其定义已被扩展到涵盖具有风扇、电源、背板、报警板和内部温度传感器。这样系统管理的内容已经添加了对这些新增FRUS的监测。随着这些管理需求的增长,固定的管理数据传输的需求?#25112;?#26126;显。而这些管理数据的传输因为较为重要而不能与PCI总线?#31995;?#25968;据混合传输。对系统进行远端监控制的功能也受到用户欢迎,这也将对管理功能带来新的改变。

    PICMG 2.9
    PICMG2.9规范作为PICMG2.0 CompactPCI核心规范的协同规范,其1.0版本发表于2000年2月。同年5月在ECR出了后续版?#23613;?#26680;心规范中定义了系统管理的针脚(IPMB_SCI,IPMB_SDA,IPMB_PWR),但?#25381;?#35268;定这些针脚的电子和协议要求。PICMG2.9定义了针对CompactPCI单板管理消息的电气特性和协议规定。在设计CompactPCI管理方案时,设计者参考了可?#36234;?#37492;的其他工业标准,最明显的选择是IPMI(智能平台管理接口)。IPMI规范是由Intel, Dell, HP和NEC为了提供对服务器物理特性如温度、电压、风扇、电源和机箱提供监控而联合开发的标准接口。IPMI?#25159;?#37096;分规范组成:智能平台管理接口、智能平台管理总线(IPMB)、智能机箱管理总线(ICMB)。IPMI规范定义了管理软件和机箱管理硬件的接口。IPMB规范定义了内部智能平台管理总线。ICMB规范定义了联接另加的IPMI使能系统的外部总线。通过把IPMI整合进CompactPCI,PICMG能够推动IPMI联盟的工作完成。

    系统管理的物理连接
    CompactPCI的系统管理的电气联接是基于I2C总线。这个总线是一个?#36739;?#20018;行接口(时钟、数据)由open-collector驱动。设备总线基于冲突检测机制。现定义速率是100Kb/sec,可扩展到400Kb/sec. I2C时钟、数据信号可被定义成一个IPMB。CompactPCI规范定义了两个IPMB总线。第二条IPMB总线是可选的。IPMB内部联接?#25381;贑ompactPCI J1和J2联接头,定义如表一所示:

       J2  J2
        IPMB0   Vsm   IPMB1   ALERT#
     信号   SCLK   SDAT   SCLK   SDAT
     名称   IPMB_SCL   IPMB_SDA   IPMB_PWR   SMB_SCL   SMB_SDA   SMB_ALERT#
     位置   B17   C17   A4   D19   C19   E19
     
    表 1 CompactPCI IPMB针脚分配

    CompactPCI 板?#31995;?#31995;统管理接口是由一个专用的系统管理电源驱动,这种分离式电源供给使得管理CompactPCI单板的系统控制器在单板掉电的情况下仍然能够工作。IPMB可被扩展到风扇、电源、机箱温度监控。典型的IPMB背板互连如下图1所示:

    图 1 IPMB 互联

    在图1中,对于?#25381;?#32972;板外部机箱内部的设备,系统管理控制器?#21152;?#20854;联接。在PICMG 2.9定义了1个IPMB扩展联接头,用于标准化非CompactPCI板子的IPMB联接。CompactPCI制造商在IPMB总线配置上可以选择图2所示配置,或者星型配置。把IPMB用于插拔式设备环境,在功能上就需要把热插拔规范加入到I2C规范中,它需要支持在电源正常供应以及数据传输时设备的热插拔。这种要求在典型的I2C接口中很?#35757;?#21040;满足,这也正是诸多PICMG 2.9规范对于现有标准的提高之一。

    系统管理指令
    IPMB被运用到在系统管理控制器和CompactPCI单板板载管理控制器之间传送指令,对于IPMB上承载的指令的定义和格式由IPMI规范版本 1.5版本规范描述。IPMI规范设计参照服务器主板环境,在一个典型的主板上,管理控制器与许多?#25381;?#20027;板上、机箱内的哑元传感器相联。指令集包含针对于这种环境中传感器的处理,数据的存储,日志以及看门狗定时器的定制指令。尽管IPMI指令集对主板环境来说比较适合,但它不具备提供对独立于硬件之外的数据的能力。在2002年五月, PICMG 2.9规范得到了进一步的改善,增补了一份变更通知,解决了最初2.9规范中的一些缺陷。ECR致力于定义一种就软件来说与硬件无关的机制,这种机制能判别背板的容量以及哪个槽位已经插入了CompactPCI单板。?#25381;?#19968;个标准CompactPCI单板?#31995;?#31649;理控制器可能会和地址总线、?#25381;?#21333;板把手上热插拔微动开关、蓝色的热插拔灯、甚至是HEALTHY和ENUM#信号联通。典型的系统管理控制器板与?#25381;?#22806;设板?#31995;?#31649;理控制器的联接如下图2所示:

    图2 管理控制器連接图

    现在面对着一个不明显的挑战是如何有一个一致的方法来寻址?#25381;贑ompactPCI外设板?#31995;?#35774;备。IPMI寻址传感器只是通过传感器的编码,但是PICMG到现今为止仍然?#25381;?#32479;一板上不同传感器的编码标准。此种结果带来的挑战就是系统管理控制器缺乏标准一致的方法去与?#25381;?#22806;设板?#31995;?#35832;如热插拔蓝色指示灯、微动开关通信。这些缺陷将会是正在制订中的CompactTCA规范需要解决的。

    远程管理CompactPCI板
    现今而言,CompactPCI管理架构的定义是倾向于管理单板及所有机框内的FRUs.如今许多应用需要对CompactPCI系统进行远程监控和管理。应运而生存在一个IPMI消息IP打包封装标准,这个标准就是远程管理协议(RMCP)。通过支持RMCP协议并具有以太网接口的系统管理控制器,CompactPCI的使用者可以对CompactPCI系统进行远程管理。但RMCP的使用现今只处于起步阶段,后续将要做许多工作来满足CompactPCI制造商不同产品之间的协同工作。这方面也是正在制订中的CompactTCA规范需要解决的另一个领域。

    总结:

    PICMG2.9规范借助于现存的IPMB和IPMI标准,提供一个管理架构和接口。这个标准给CompactPCI的使用者提供一条不依赖于PCI总线的途?#24230;?#25511;制和监测机箱里的所有FRUs。很可能在未来的CompactPCI架构将会依赖PICMG2.9在监测单板的运行状态的同时去控制单板的热插拔。这些需要进一步提高PICMG2.9的不依赖硬件的能力。正在制订中的CompactTCA规范将会完成这个工作。CompactPCI的使用者也可?#36234;?#21161;RMCP的好处通过IP实现系统的远程管理。PICMG2.9是一个独立的、可选择的规范。当用户需要PICMG2.9规范提供的管理功能时,必须确认产品符合此规范。尽管对CompactPCI单板和系统的管理尚处在起步阶段,但已经能完成协同工作,并且能够面对当今管理需求所提出的挑战。




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