CN103475514A - 无bmc的节点、集群系统及bios修复和升级方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无BMC的节点、集群系统及BIOS修复和升级方法，所述无BMC的节点包括逻辑电路、多个SOC、与每一个所述SOC分别对应的BIOS单元、以及与每一个所述SOC分别对应的存储单元，其中：所述BIOS单元，存储有用于所述SOC启动的BIOS文件；所述逻辑电路，具有连接通路，每个所述SOC通过所述逻辑电路内的连接通路与所述BIOS单元连接；所述SOC，用于控制所述逻辑电路内的所述连接通路，来与所要连接的BIOS单元连接；所述SOC具有对外接口，所述SOC还用于通过所述对外接口从节点外接收BIOS文件，对连接的所述BIOS单元进行升级。由此，实现了BIOS的冗余备份及自修复，同时节省了节点内的BMC和冗余BIOS单元，缩小了单板尺寸且降低了单板成本。

Description

无BMC的节点、集群系统及BIOS修复和升级方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种无基板管理控制器(Baseboardmanagement controller，简称为BMC)的节点、集群系统及基本输出输入系统(Basic Input Output System，简称为BIOS)修复和升级方法。

背景技术

随着服务器集群的不断发展，节点部署的密度越来越高，特别是随着微服务器领域的发展，一个机框内可能会有上百个节点，节点的功耗及单板尺寸越来越小。

如图1所示，目前的节点内部均设置有BMC，BMC的一端通过逻辑电路与BIOS单元连接，BMC的另一端与节点外部的系统管理单元连接。当BIOS单元需要升级时，BMC接收从系统管理单元传送的BIOS文件，并将该BIOS文件写入到BIOS单元中，从而实现了BIOS单元的升级。但是在微服务器领域，节点密度非常高，单板布局压力非常大，由于每个节点内均存在一个BMC，因此导致单板尺寸较大。

通常，传感器查询、通用输入输出(General Purpose Input Output，简称为GPIO)配置、调试等功能可以通过汇聚转换成内部整合电路(Inter-IntegratedCircuit，简称为I2C)来实现管理。但是节点内的BIOS比较大，一般为4M/8M/16M，通过I2C升级速度非常慢，因此，需要一定的容错备份机制来保证节点正常运行。如图2所示，目前采用多BIOS单元备份的方案来实现节点内的BIOS容错机制，当一个BIOS单元文件损坏之后，串行外设接口(SerialPeripheral Interface，简称为SPI)通路会立即改变到另一个BIOS单元，由另一个BIOS单元来实现单芯片系统(System on a Chip，SOC)的初始化。但是采用这种方案，系统会占用多个BIOS单元，增加了单板的成本且导致单板尺寸较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是单板尺寸较大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

根据本发明的第一方面，提出了一种无基板管理控制器的节点，包括：逻辑电路、多个单芯片系统、与每一个所述单芯片系统分别对应的基本输入输出单元、以及与每一个所述单芯片系统分别对应的存储单元，其中：所述基本输入输出单元，存储有用于所述单芯片系统启动的基本输入输出文件；所述逻辑电路，具有连接通路，每个所述单芯片系统通过所述逻辑电路内的连接通路与所述基本输入输出单元连接；所述单芯片系统，用于控制所述逻辑电路内的所述连接通路，来与所要连接的基本输入输出单元连接；所述单芯片系统具有对外接口，所述单芯片系统还用于通过所述对外接口从节点外接收基本输入输出文件，对连接的所述基本输入输出单元进行升级。

优选地，在所述节点内的单芯片系统全部初始化成功的状态下，所述逻辑电路的所述连接通路用于将每个所述单芯片系统与对应的所述基本输入输出单元连接。

优选地，在所述节点内存在初始化失败的单芯片系统的状态下，所述逻辑电路的所述连接通路用于将初始化成功的单芯片系统与所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元连接，以将所述初始化成功的单芯片系统所对应的基本输入输出单元的基本输入输出文件写入到所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元中。

根据本发明的第二方面，提出了一种集群系统，包括交换机、系统管理单元以及多个上述的节点，其中：所述交换机用于建立所述系统管理单元与所述节点内的至少一个所述单芯片系统的网络连接；并且所述系统管理单元，用于与所连接的单芯片系统进行信息交互，以对所述单芯片系统对应的基本输入输出单元进行升级。

根据本发明的第三方面，提出了一种上述节点内的基本输入输出单元的修复方法，包括：对所述节点进行上电初始化；将初始化失败的单芯片系统下电；将初始化成功的单芯片系统对应的基本输入输出单元中的基本输入输出文件加载到其对应的存储单元；改变逻辑电路内的连接通路，使所述初始化成功的单芯片系统与所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元连接；将所述初始化成功的单芯片系统对应的存储单元中的基本输入输出文件写入所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元，以修复所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元。

优选地，在所述将所述初始化成功的单芯片系统对应的存储单元中的基本输入输出文件写入所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元之前，还包括：清除所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元内的基本输入输出文件。

优选地，在所述将所述初始化成功的单芯片系统对应的存储单元中的基本输入输出文件写入所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元之后，还包括：改变逻辑电路的连接通路，使修复后的基本输入输出单元与其对应的单芯片系统连接；对所述修复后的基本输入输出单元对应的单芯片系统进行上电初始化。

优选地，当所述初始化失败的单芯片系统为一个的情况下，在所述初始化成功的单芯片系统中任选一个来对所述初始化失败的单芯片系统进行修复。

优选地，当所述初始化失败的单芯片系统为至少一个的情况下，在所述初始化成功的单芯片系统中任选与所述初始化失败的单芯片系统相同数量的单芯片系统来对所述初始化失败的单芯片系统进行修复。

根据本发明的第四方面，提出了一种上述节点内的基本输入输出单元的升级方法，包括：所述单芯片系统接收所述系统管理单元传送的基本输入输出文件，并将其加载到所述单芯片系统对应的存储单元；所述单芯片系统从对应的所述存储单元读出所述基本输入输出文件，并将其写入所述单芯片系统的基本输入输出单元。

在本发明实施例中，通过采用本发明所公开的无BMC的节点、集群系统及BIOS修复和升级方法，使节点内的SOC直接与外部的系统管理单元信息交互实现BIOS单元的升级，节省了节点内的BMC；同时利用多个SOC对应的BIOS单元冗余备份以实现BIOS单元的自修复，节省了节点内的冗余BIOS单元，由此缩小了单板尺寸且降低了单板成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有技术中带有BMC的节点的示意图；

图2示出了现有技术中采用多BIOS单元备份的节点的示意图；

图3示出了根据本发明实施例的集群系统的示意图；

图4示出了根据本发明实施例的节点内的逻辑电路的示意图；

图5A和5B示出了根据本发明实施例的BIOS单元升级方法的数据路径示意图；

图6示出了根据本发明实施例的BIOS单元自修复方法的流程图；

图7A和7B示出了根据本发明实施例的BIOS单元自修复方法的数据路径示意图；以及

图8A和8B分别示出了根据本发明实施例的节点内的逻辑电路在正常状态和修复状态下的配置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图3示出了根据本发明实施例的集群系统的示意图。如图3所示，在该集群系统内具有多个节点(即节点0、节点1、……、节点m)，在每个节点内均具有多个SOC(即SOC1、SOC2、……、SOCn)、与每个SOC分别对应的BIOS单元、与每个SOC分别对应的存储单元(例如，DDR)、以及逻辑电路4。BIOS单元内存储有用于SOC启动的BIOS文件。逻辑电路4具有连接通路(例如，SPI通路)，每个SOC通过逻辑电路4内的连接通路与BIOS单元连接，并通过IO接口与对应的存储单元连接。其中，在节点内的SOC全部初始化成功的状态下，逻辑电路4的连接通路将每个SOC与对应的BIOS单元连接。SOC可以控制逻辑电路4内的连接通路，以使得SOC与所要连接的BIOS单元连接。这使得节点可以在节点内存在初始化失败的SOC的状态下，使逻辑电路4内的连接通路将初始化成功的SOC与初始化失败的SOC的BIOS单元连接，以将初始化成功的SOC所对应的BIOS单元的BIOS文件写入到初始化失败的SOC的BIOS单元中，在下文中将对此进行详细描述。因此，通过采用本发明实施例所公开的节点结构，可以使多个SOC的多个BIOS单元互为冗余，提供备份机制，从而解决了现有技术中一个SOC占用多个BIOS单元来实现多BIOS单元备份，从而增加了单板的成本的缺点。

SOC还具有对外接口，SOC可以通过该对外接口从节点外的系统处理单元1接收BIOS文件，以对所连接的BIOS单元进行升级。优选地，SOC通过节点外的交换机2来与节点外的系统管理单元1进行信息交互。交换机2用于建立系统管理单元1与节点内的每个SOC的网络连接，以实现节点内SOC所对应的BIOS单元的升级。优选地，该网络可以是以太网。系统管理单元1通过其内的CPU、FPGA来实现对各个节点的管理。

图4示出了根据本发明实施例的节点内的逻辑电路的示意图。如图4所示，SOC通过控制逻辑电路的内部寄存器来实现与所要连接的BIOS单元的连接。BIOS单元中保存着SOC最重要的基本输入输出程序、系统配置信息、开机后自检程序和系统自启动程序，并且每个SOC上都运行着一个操作系统。在系统正常工作的情况下，逻辑电路内的连接通路将SOC与其对应的BIOS单元连接在一起，如图4中的实线所示。然而，在系统内存在SOC初始化失败的情况下，SOC可以改变逻辑电路内的连接通路，将SOC与其它BIOS单元连接在一起，如图4中的虚线所示，从而实现节点内BIOS单元的自修复。

图5A和5B示出了根据本发明实施例的BIOS单元升级方法的数据路径示意图。当SOC对应的BIOS单元需要升级时，首先，如图5A所示，系统管理单元通过网络(例如，以太网)连接到相应的SOC，由于SOC本身并不具备存储功能，因此SOC将系统管理单元传送的BIOS文件加载到其对应的存储单元(例如，DDR)。然后，如图5B所示，该SOC从其对应的存储单元中读出BIOS文件，并将其写入到对应的BIOS单元中。

通过采用上述步骤，直接通过SOC与节点外的系统管理单元进行信息交互，实现了BIOS单元的在线升级，而无需使用BMC。根据本发明实施例的集群系统使所有的节点通过网络共用一个远程系统管理单元来实现对节点内部的管理，由此减小了单板尺寸。

集群系统中可能发生BIOS文件损坏的情况，从而导致对应的SOC不能初始化启动，极大影响了整个系统的性能。为了应对这种情况，本发明实施例还提出了一种不增加冗余BIOS单元而实现节点内BIOS单元自修复的方法。图6示出了根据本发明实施例的BIOS单元自修复方法的流程图，该自修复方法包括：

步骤S1：对节点进行上电初始化。

步骤S2：找出节点内初始化失败的SOC。初始化失败的SOC可以通过软件来确定，在这里假定初始化失败的SOC是SOC1。

步骤S3：将SOC1下电。

步骤S4：确认初始化成功的SOCx进入操作系统。若SOCx未进入操作系统，则再对SOCx进行上电初始化，等待其进入操作系统。

步骤S5：SOCx将其BIOS文件加载到其存储单元。

步骤S6：SOCx改变SPI通路，使SOCx与SOC1对应的BIOS单元连接。

步骤S7：SOCx清除SOC1对应的BIOS单元内的BIOS文件。

步骤S8：SOCx向SOC1对应的BIOS单元写入存储在其存储单元内的BIOS文件。

步骤S9：SOCx对写入的数据进行校验，如果校验错误则返回到步骤S7，若校验正确则修复过程结束，进入到步骤S10。

步骤S10：SOCx改变SPI通路，释放与SOC1对应的BIOS单元的连接，而与SOCx自身所对应的BIOS单元相连接。

步骤S11：SOC1与其对应的BIOS单元连接。

步骤S12：对修复后的SOC1进行上电初始化。

通过上述步骤，在其他初始化成功的SOC中任选一个SOCx，将其正常的BIOS文件写入到文件损坏的BIOS单元内，从而实现了节点内BIOS的自修复。

根据本发明实施例的节点内的与多个SOC对应的多个BIOS单元互为冗余，提供了BIOS单元备份的机制，而无需多余的BIOS单元。以上示例性地介绍了当多个SOC中的一个所对应的BIOS文件出现损坏时的修复方法的流程，但是本发明并不局限于此。当节点内多个SOC所对应的BIOS文件出现损坏时，同样也可以在其他初始化成功的SOC中任选一个SOC，将其正常的BIOS文件顺次写入到文件损坏的BIOS单元内。更进一步地，为了节省修复时间，当i(i≥2)个SOC对应的BIOS文件出现损坏时，可以在其他初始化成功的SOC中任选i个SOC，将这i个初始化成功的SOC对应的正常的BIOS文件同时写入到这i个文件损坏的BIOS单元内，这样一次完成了i个SOC对应的BIOS文件修复，大大缩短了修复时间。本领域技术人员根据上述教导还可以知道，当文件损坏的BIOS单元数量大于文件正常的BIOS单元数量时，可以选择全部初始化成功的SOC，将其正常的BIOS文件分多次写入文件损坏的BIOS单元中，由此缩短修复时间。当然，在实际应用中，同时有多个BIOS单元发生文件损坏的情况较为少见。

图7A和7B示出了根据本发明实施例的BIOS单元自修复方法的数据路径的示意图。仍然以初始化失败的SOC为SOC1，选择SOCx来对SOC1进行修复为例。当SOC1对应的BIOS单元需要修复时，首先，如图7A所示，由于SOC本身不具备存储功能，SOCx将其BIOS单元中的数据加载到其存储单元内。然后，如图7B所示，SOCx读出其存储单元内的BIOS文件，并将其写入到SOC1对应的BIOS单元中。由此，实现了节点内BIOS单元的自修复。

图8A示出了根据本发明实施例的节点内的逻辑电路在正常状态下的配置示意图。如图8A所示，在正常状态下，逻辑电路配置为将SOC1的SPI1接口与SOC1对应的BIOS单元的SPI1接口连接在一起，将SOCx的SPIx接口与SOCx对应的BIOS单元的SPIx接口连接在一起，即SOC1与SOC1对应的BIOS单元连接，SOCx与SOCx对应的BIOS单元连接。

然而，在BIOS文件发生损坏需要修复的修复状态下，仍然以初始化失败的SOC为SOC1，选择SOCx来对SOC1进行修复为例，如图8B所示，逻辑电路配置为将正常状态下的SPI通路断开，如图8B中的虚线所示，而将SOCx的SPIx接口与SOC1对应的BIOS单元的SPI1接口连接在一起，使得SOCx与SOC1对应的BIOS单元连接，从而SOCx控制SOC1对应的BIOS单元，清除SOC1对应的BIOS单元中的BIOS文件，并向SOC1对应的BIOS单元中写入正常的BIOS文件并进行数据校验。在完成修复状态之后，逻辑电路配置为恢复正常状态，即如图8A所示的状态。

通过采用本发明所公开的无BMC的节点、集群系统及BIOS修复和升级方法，使节点内的SOC直接与外部的系统管理单元信息交互实现BIOS单元的升级，节省了节点内的BMC；同时利用多个SOC对应的BIOS单元冗余备份以实现BIOS单元的自修复，节省了节点内的冗余BIOS单元，由此缩小了单板尺寸且降低了单板成本。

本领域普通技术人员将会理解，本发明的各个方面、或各个方面的可能实现方式可以被具体实施为系统、方法或者计算机程序产品。因此，本发明的各方面、或各个方面的可能实现方式可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件等等)，或者组合软件和硬件方面的实施例的形式，在这里都统称为“电路”、“模块”或者“系统”。此外，本发明的各方面、或各个方面的可能实现方式可以采用计算机程序产品的形式，计算机程序产品是指存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码。

计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质包含但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、设备或者装置，或者前述的任意适当组合，如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或者快闪存储器)、光纤、便携式只读存储器(CD-ROM)。

计算机中的处理器读取存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码，使得处理器能够执行在流程图中每个步骤、或各步骤的组合中规定的功能动作；生成实施在框图的每一块、或各块的组合中规定的功能动作的装置。

计算机可读程序代码可以完全在用户的计算机上执行、部分在用户的计算机上执行、作为单独的软件包、部分在用户的计算机上并且部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或者服务器上执行。也应该注意，在某些替代实施方案中，在流程图中各步骤、或框图中各块所注明的功能可能不按图中注明的顺序发生。例如，依赖于所涉及的功能，接连示出的两个步骤、或两个块实际上可能被大致同时执行，或者这些块有时候可能被以相反顺序执行。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种无基板管理控制器的节点，包括：逻辑电路、多个单芯片系统、与每一个所述单芯片系统分别对应的基本输入输出单元、以及与每一个所述单芯片系统分别对应的存储单元，其中：

所述基本输入输出单元，存储有用于所述单芯片系统启动的基本输入输出文件；

所述逻辑电路，具有连接通路，每个所述单芯片系统通过所述逻辑电路内的连接通路与所述基本输入输出单元连接；

所述单芯片系统，用于控制所述逻辑电路内的所述连接通路，来与所要连接的基本输入输出单元连接；

所述单芯片系统具有对外接口，所述单芯片系统还用于通过所述对外接口从节点外接收基本输入输出文件，对所连接的所述基本输入输出单元进行升级。

2.根据权利要求1所述的节点，其中：

在所述节点内的单芯片系统全部初始化成功的状态下，所述逻辑电路的所述连接通路用于将每个所述单芯片系统与对应的所述基本输入输出单元连接。

3.根据权利要求1所述的节点，其中：

在所述节点内存在初始化失败的单芯片系统的状态下，所述逻辑电路的所述连接通路用于将初始化成功的单芯片系统与所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元连接，以将所述初始化成功的单芯片系统所对应的基本输入输出单元的基本输入输出文件写入到所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元中。

4.一种集群系统，包括交换机、系统管理单元以及多个根据权利要求1-3中任一项所述的节点，其中：

所述交换机用于建立所述系统管理单元与所述节点内的至少一个所述单芯片系统的网络连接；并且

所述系统管理单元，用于与所连接的单芯片系统进行信息交互，以对所述单芯片系统对应的基本输入输出单元进行升级。

5.一种根据权利要求1-3中任一项所述的节点内的基本输入输出单元的修复方法，包括：

对所述节点进行上电初始化；

将初始化失败的单芯片系统下电；

将初始化成功的单芯片系统对应的基本输入输出单元中的基本输入输出文件加载到其对应的存储单元；

改变逻辑电路内的连接通路，使所述初始化成功的单芯片系统与所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元连接；

将所述初始化成功的单芯片系统对应的存储单元中的基本输入输出文件写入所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元，以修复所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述将所述初始化成功的单芯片系统对应的存储单元中的基本输入输出文件写入所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元之前，还包括：

清除所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元内的基本输入输出文件。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述将所述初始化成功的单芯片系统对应的存储单元中的基本输入输出文件写入所述初始化失败的单芯片系统的基本输入输出单元之后，还包括：

改变逻辑电路的连接通路，使修复后的基本输入输出单元与其对应的单芯片系统连接；

对所述修复后的基本输入输出单元对应的单芯片系统进行上电初始化。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其中，当所述初始化失败的单芯片系统为一个的情况下，在所述初始化成功的单芯片系统中任选一个来对所述初始化失败的单芯片系统进行修复。

9.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其中，当所述初始化失败的单芯片系统为至少一个的情况下，在所述初始化成功的单芯片系统中任选与所述初始化失败的单芯片系统相同数量的单芯片系统来对所述初始化失败的单芯片系统进行修复。

10.一种根据权利要求1-3中任一项所述的节点内的基本输入输出单元的升级方法，包括：

所述单芯片系统接收所述系统管理单元传送的基本输入输出文件，并将其加载到所述单芯片系统对应的存储单元；

所述单芯片系统从对应的所述存储单元读出所述基本输入输出文件，并将其写入所述单芯片系统的基本输入输出单元。

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