CompactPCI 系统管理

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，系统不仅需要对可替代单元（FRUs）的正常状态进行检测，而且也需要对其进行复位和上电掉电操作，同时监控其温度。可替代单元（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日渐明显。而这些管理数据的传输因为较为重要而不能与PCI总线上的数据混合传输。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出了后续版本。核心规范中定义了系统管理的针脚（IPMB_SCI,IPMB_SDA,IPMB_PWR），但没有规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，设计者参考了可以借鉴的其他工业标准，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由三部分规范组成：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。这个总线是一个两线串行接口（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内部联接位于CompactPCI J1和J2联接头，定义如表一所示： J1 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 板上的系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 图 1 IPMB 互联 在图1中，对于位于背板外部机箱内部的设备，系统管理控制器都与其联接。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接口中很难得到满足，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，管理控制器与许多位于主板上、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。位于一个标准CompactPCI单板上的管理控制器可能会和地址总线、位于单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位于外设板上的管理控制器的联接如下图3所示： 图3 管理控制器連接圖 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位于CompactPCI外设板上的设备。IPMI寻址传感器只是通过传感器的编码，但是PICMG到现今为止仍然没有统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位于外设板上的诸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总线的途径去控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的使用者也可以借助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。