CN101132301A - 分布式节点动态管理数据自适应交换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及分布式节点动态管理数据自适应交换方法，该方法包括以下步骤：由ATCA(Advanced Telecom Computer Architecture)各刀片通过IPMI(Intelligent Platform Management Interface)接口获取其自身的物理节点信息，并通过ATCA系统的基本接口(Base Interface)以底层通信协议获取通信地址信息。与现有技术相比，本发明具有可扩展性强、高效、节省资源等优点。

Description

分布式节点动态管理数据自适应交换方法
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是涉及分布式节点动态管理数据自适应交换方法。
背景技术
IPMI(Intelligent Platform Management Interface，智能平台管理接口)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规范定义了连接另加的IPMI使能系统的外部总线。
IPMI是使硬件管理具备“智能化”的新一代通用接口标准，它是一种可扩展的标准，它定义了如何监控硬件和传感器、控制系统部件以及记录重大事件，随着IPMI技术在服务器中的应用，利用IPMI的众多优势就成为服务器管理特别是集群管理中不可缺少的部分。用户可以利用IPMI监视服务器的物理特征，如温度、电压、电扇工作状态、电源供应以及机箱入侵等。IPMI最大的优势在于它是独立于CPU BIOS和OS的，所以用户无论在开机还是关机的状态下，只要接通电源就可以实现对服务器的状态的查询。
ATCA主要是一个硬件规范，其平台结构如图1所示。图中，机框管理控制器(ShMC)负责完成对ACTA系统中的现场置换单元(Field Replaceable Units，FRU)如单板，电源、风扇、温度传感器的管理。IPMC即智能平台管理控制器，物理空间上主要位于ATCA机架上的每个FRU上面，目前ATCA机架上的每个FRU上都有一个IPMC控制器，这些IPMC控制器通过两条双冗余的IPMB总线和ShMC进行通信，从而来实现IPMC对FRU的各种管理。平台散热系统(Fan Tray)负责系统散热。交换板(Hub)负责平台数据交换与交换控制。业务板(Node)则负责平台的系统控制、应用业务承载和软件支持等。
在ATCA机框中，管理系统的传输信息和IPMI(智能平台管理接口)指令集被用来对其进行管理，包括对电源的管理、电子钥匙和机架内温度的监控。利用IPMI协议获取到ATCA节点号，作为节点的物理层标志。
ATCA机框提供两种数据传输的接口，基本接口(Base Interface)和交换接口(Fabric Interface)。基本接口提供机框内的IP传输，交换接口是ATCA机框中的主要数据传输接口。使用基本接口进行网络层标志，即IP地址的传输。
在网络系统中，为了检测节点机的状态，通常的做法是采用心跳线(Hearbeat)技术。这一技术的原理是，加入服务的计算机周期性地定时向外广播一个比较小的报文(心跳报文)来告诉别人自己的状态。如果该计算机发生故障时，他的心跳报文中会包含这一错误信息，或者根本就无法发出报文了。当这一组的其他的服务器发现这一状况或者在一段时间间隔内(故障检测时间)没有收到从该服务器来的心跳报文，就发起一轮新的选举(如果失效的是主服务器的话)，或者将这一发生故障的服务器在其服务器列表中除去(如果失效的是从服务器)。
通过IPMI接口，可以得到系统中刀片(如单板)硬件的物理信息，比如槽位号，但是IPMI作为一种硬件管理手段，无法得到链路层和网络层的信息。而通过心跳技术，在广播报文中加入本节点的MAC地址和IP地址，使其他节点可以得到该节点的链路层和网络层的信息，但是却无法得到物理层的信息。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供分布式节点动态管理数据自适应交换方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：分布式节点动态管理数据自适应交换方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a.由ATCA(Advanced Telecom Computer Architecture)各刀片通过IPMI(Intelligent Platform Management Interface)接口获取其自身的物理节点信息，并通过ATCA系统的基本接口(Base Interface)以底层通信协议获取通信地址信息；
b.各刀片将物理节点信息和通信地址信息组装成某种格式的刀片信息帧；
c.各刀片以广播形式发送各自的刀片信息帧给ATCA系统中的其他刀片，同时也通过地址侦听，接收其他刀片的刀片信息帧来获取发送该信息帧的刀片的信息，再根据这些信息建立系统物理节点信息与上层通信地址的映射表；
d.应用层通过映射表进行刀片间的通信：刀片发送应用消息时，在该消息中包含有目标刀片的物理节点信息，根据映射表，找到与该目标刀片物理节点对应的上层通信地址，将应用消息发送到目标刀片。
所述的物理节点信息包括刀片所在ATCA槽位号、节点号。
所述的底层通信协议可以为TCP/IP协议。
所述的通信地址信息可以为IP地址信息。
所述的地址侦听为：在ATCA系统上电工作时，由各块刀片在程序中创建始终存在的地址侦听线程，每块刀片一方面侦听某个在程序中指定的端口，接收从其他刀片发来的广播地址消息包，即刀片消息帧，另一方面向本ATCA系统所有刀片发送广播地址消息包。
所述的上层通信地址可以为链路层的MAC地址，也可以为网络层的IP地址。
与现有技术相比，本发明具有可扩展性强、高效、节省资源等优点。
附图说明
图1为本发明的ATCA系统结构示意图；
图2为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图2所示，本发明通过在ATCA系统中采用地址侦听技术，使各业务载板自动发送其自身的信息以及接收其他业务载板的信息，建立起物理层到链路层或网络层的映射，底层的具体通信协议的改变不会影响上层的应用层。
本技术方案中，由ATCA各刀片通过IPMI接口获取其自身的物理节点信息，如刀片所在ATCA槽位号等，并通过基本接口(Base Interface)以底层通信协议获取通信地址信息，例如使用TCP/IP协议时，获取IP地址为通信地址信息。刀片将这些信息组装成某种格式的刀片信息帧，该帧包括该刀片的物理节点信息和通信地址信息，以广播形式发送给ATCA系统中的其他刀片，其他刀片通过接收刀片信息帧来获取发送此帧的刀片信息，同时建立映射表。刀片不需要发送获取其他刀片信息的请求，通过接收其他刀片发送的刀片信息帧的广播包，及发送该刀片信息帧的广播包，刀片信息数据实现了自动获取，自动发布。
首先在ATCA系统上电工作时，由各块刀片在程序中创建始终存在的地址侦听线程，每块刀片一方面侦听某个同样在程序中指定的端口，接收从其他刀片发来的广播地址消息包，即刀片信息帧，另一方面，向本ATCA系统所有刀片发送广播地址消息包。以上就是地址侦听的过程。每个刀片都有物理层的标志(比如节点号)，以及物理层以上的通信地址信息(比如链路层的MAC地址，网络层的IP地址)，为了使节点间通信地址与底层通信协议无关，选择使用相对稳定的物理节点信息，这就需要建立起物理节点信息与上层通信地址的映射关系，对于应用层来说，只需要关心物理节点信息，不用考虑底层通信协议的改变。当某个刀片发送应用消息时，在该消息中包含有目标刀片物理节点信息，根据之前创建的地址映射表，找到与该节点号对应的链路层或网络层通信地址，即可将消息发送到目标刀片。
使用地址侦听技术实现分布式节点(即ATCA系统中的刀片)动态管理数据自适应交换，在改变底层通信协议时，可以不对应用层进行改变，增强了系统的可扩展性。各个节点通过主动发布地址信息的方式，通知本地所有节点该节点信息的改变。同时激发需要这个数据的节点进行本身配置的优化操作，即根据收到的广播包中节点信息，修改地址映射表中的物理层与其上层对应的记录。
分布式节点动态管理数据自适应交换的流程图如下图所示。
现以ATCA3.1系统为例。系统中的各块刀片需要知道其他刀片的信息，采用TCP/IP协议进行网络通信，各块刀片按照一定的时间间隔周期发送广播包通知其他刀片节点号以及刀片的IP地址。根据接收到的广播包中信息，建立起节点号到IP地址的映射表。如果在3次发送周期后，没有收到某一节点的广播包，则认为该刀片已“死亡”，将它的信息从地址映射表中删除。刀片之间进行通信时，根据节点号找到该刀片的IP地址，发送消息到目标刀片。

Claims (6)

1.分布式节点动态管理数据自适应交换方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a.由ATCA(Advanced Telecom Computer Architecture)各刀片通过IPMI(Intelligent Platform Management Interface)接口获取其自身的物理节点信息，并通过ATCA系统的基本接口(Base Interface)以底层通信协议获取通信地址信息；
b.各刀片将物理节点信息和通信地址信息组装成某种格式的刀片信息帧；
c.各刀片以广播形式发送各自的刀片信息帧给ATCA系统中的其他刀片，同时也通过地址侦听，接收其他刀片的刀片信息帧来获取发送该信息帧的刀片的信息，再根据这些信息建立系统物理节点信息与上层通信地址的映射表；
d.应用层通过映射表进行刀片间的通信：刀片发送应用消息时，在该消息中包含有目标刀片的物理节点信息，根据映射表，找到与该目标刀片物理节点对应的上层通信地址，将应用消息发送到目标刀片。
2.根据权利要求1所述的分布式节点动态管理数据自适应交换方法，其特征在于，所述的物理节点信息包括刀片所在ATCA槽位号、节点号。
3.根据权利要求1所述的分布式节点动态管理数据自适应交换方法，其特征在于，所述的底层通信协议可以为TCP/IP协议。
4.根据权利要求1所述的分布式节点动态管理数据自适应交换方法，其特征在于，所述的通信地址信息可以为IP地址信息。
5.根据权利要求1所述的分布式节点动态管理数据自适应交换方法，其特征在于，所述的地址侦听为：在ATCA系统上电工作时，由各块刀片在程序中创建始终存在的地址侦听线程，每块刀片一方面侦听某个在程序中指定的端口，接收从其他刀片发来的广播地址消息包，即刀片消息帧，另一方面向本ATCA系统所有刀片发送广播地址消息包。
6.根据权利要求1所述的分布式节点动态管理数据自适应交换方法，其特征在于，所述的上层通信地址可以为链路层的MAC地址，也可以为网络层的IP地址。
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