CN111008165A - 一种四路服务器bios flash控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种四路服务器BIOS FLASH控制装置及控制方法，装置包括：在CPLD和PCH之间设置第一SPI转换开关；在BMC与第一SPI转换开关输出端之间设置第二SPI转换开关；所述第二SPI转换开关输出端连接第三转换开关，所述第三转换开关的输出端分别连接第一FLASH和第二FLASH；所述第二SPI转换开关输出端通过菊花链方式串联到第一FLASH和第二FLASH。本发明实现了利用CPLD对两个BIOS FLASH中的FW的校验和监控，同时两个BIOS FLASH的设置也提高了服务器的容错性能，增加了系统的可靠性同时减少了主板的更换和维修费用。
Description
技术领域
本发明涉及服务器技术领域，具体涉及一种四路服务器BIOS FLASH控制装置及方法。
背景技术
随着互联网技术快速发展，部分传统企业开始业务上云，一部分自建一部分转化到互联网云平台，数据中心对服务器的可靠性提出了更高的要求。
目前四路服务器的市场呈持续增长，广泛应用于金融、能源、交通、互联网等行业，这就要求稳定性四路服务器具有高可靠性以应对不同应用领域的需求。
四路服务器的BIOS FW常常需要更新，一旦在更新过程中出现错误就会造成整个服务器宕机，或者在开机前不对BIOS FW也会造成服务器使用中途的服务异常。因此，急需一种对四路服务器的BIOS FW的监管方法以及容错机构。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种四路服务器BIOS FLASH控制装置及控制方法，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种四路服务器BIOS FLASH控制装置，包括：
在CPLD和PCH之间设置第一SPI转换开关；在BMC与第一SPI转换开关输出端之间设置第二SPI转换开关；所述第二SPI转换开关输出端连接第三转换开关，所述第三转换开关的输出端分别连接第一FLASH和第二FLASH；所述第二SPI转换开关输出端通过菊花链方式串联到第一FLASH和第二FLASH。
进一步的，所述装置还包括：
所述BMC通过带存储功能的IO expander连接CPLD；
所述CPLD连接第三转换开关输入端。
进一步的，所述装置还包括：
第二SPI转换开关输出端连接有TPM模块；所述PCH连接TPM模块，所述TPM模块连接CPLD。
第二方面，本发明提供一种四路服务器BIOS FLASH控制方法，包括：
将第一SPI转换开关的选通信号设置为CPLD的SPI信号；
将第二SPI转换开关的选通信号设置为第一SPI转换开关的输出信号；
获取第一FLASH和第二FLASH的SPI权限；
通过SPI信号对第一FLASH和第二FLASH进行FLASH校验，在校验通过后正常开机。
进一步的，所述方法还包括：
监控第一FLASH和第二FLASH的SPI指令；
将所述SPI指令与本地SPI指令白名单对比；
拦截不属于所述白名单的异常指令。
进一步的，所述方法还包括：
接收BMC在侦测到开机超时后发送的CS信号切换命令；
向第三转换开关发送切换CS信号选通通道命令；
重启服务器令通道切换命令生效。
进一步的，所述方法还包括：
将第一FLASH和第二FLASH的SPI权限发送至PCH；
将第一SPI转换开关的选通信号设置为PCH的CS信号，所述CS信号发送至TPM模块实现系统加密。
进一步的，所述方法还包括：
将所述第二SPI转换开关的选通信号设置为来自BMC的信号，所述BMC信号为FLASH烧录信号。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的四路服务器BIOS FLASH控制装置及控制方法，通过在CPLD、BMC、PCH以及两个BIOS FLASH之间建立互通链路，即在CPLD和PCH之间设置第一SPI转换开关；在BMC与第一SPI转换开关输出端之间设置第二SPI转换开关；第二SPI转换开关输出端连接第三转换开关，第三转换开关的输出端分别连接第一FLASH和第二FLASH；第二SPI转换开关输出端通过菊花链方式串联到第一FLASH和第二FLASH。实现利用CPLD对两个BIOS FLASH中的FW的校验和监控，同时两个BIOS FLASH的设置也提高了服务器的容错性能，增加了系统的可靠性同时减少了主板的更换和维修费用。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
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简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明一个实施例的四路服务器BIOS FLASH控制装置的示意性架构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都应当属于本发明保护的范围。
下面对本发明中出现的关键术语进行解释。
CPLD：Complex Programmable Logic Device复杂可控制逻辑单元
PCH:Platform Controller Hub平台控制
CPU：Central Processing Unit中央处理器
BMC:Baseboard Management Controller基板管理控制器
BIOS:Basic Input Output System输入输出系统
S5:服务器工作状态只有STBY电还没开机
FW：Firmware固件
STBY：系统处于低功耗模式，设备只供电没有工作
TPM：安全芯片，是指符合TPM(可信赖平台模块)标准的安全芯片，它能有效地保护服务器、防止非法用户访问，可实现数据加密、密码保护等安全功能。
为了便于对本发明的理解，下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1
本实施例提供一种四路服务器BIOS FLASH控制装置，包括：在CPLD和PCH之间增加2切1的转换开关SW1(第一SPI转换开关)用来切换SPI信号，SW1的选通信号FM_SPI_CPLD_SEL下拉默认将通道切到CPLD的SPI。CPLD和PCH的SPI信号经过SW1之后再经过SW2(第二SPI转换开关)与BMC的SPI信号进行切换，SW2选通信号BMC_PCH_SPI_MODE_SELECT信号下拉SW2默认切换到SW1过来的SPI信号。当SPI信号经过SW2之后，SPI信号的CLK/MOSI/MISO通过菊花链方式串联到FLASH0(第一FLASH)、FLASH1(第二FLASH)，SPI的CS信号经过1切2的SW3(第三转换开关)分别送到FLASH0和FLASH1。
此状态下CPLD在开机前通过选通SW1获得两个BIOS FLASH的SPI权限，CPLD在开机前通过SPI信号对FLASH0和FLASH1进行FW校验。
另外，BMC通过控制SW2切换SPI权限(将选通信号切换为BMC信号)可以实现远程烧录FLAS0和FLASH1功能。
实施例2
本实施例提供一种四路服务器BIOS FLASH控制装置，包括：在CPLD和PCH之间增加2切1的转换开关SW1(第一SPI转换开关)用来切换SPI信号，SW1的选通信号FM_SPI_CPLD_SEL下拉默认将通道切到CPLD的SPI。CPLD和PCH的SPI信号经过SW1之后再经过SW2(第二SPI转换开关)与BMC的SPI信号进行切换，SW2选通信号BMC_PCH_SPI_MODE_SELECT信号下拉SW2默认切换到SW1过来的SPI信号。当SPI信号经过SW2之后，SPI信号的CLK/MOSI/MISO通过菊花链方式串联到FLASH0(第一FLASH)、FLASH1(第二FLASH)，SPI的CS信号经过1切2的SW3(第三转换开关)分别送到FLASH0和FLASH1。BMC通过I2C控制带存储功能的IO expander，将用来选通FLASH0和FLASH1的控制信号BIOS_FLASH_SEL信号传输到CPLD，经过CPLD转发后将控制信号BMC_PCH_FLASH_SEL信号接到SW3。
实施例3
如图1所示，本实施例提供一种四路服务器BIOS FLASH控制装置，包括：在CPLD和PCH之间增加2切1的转换开关SW1(第一SPI转换开关)用来切换SPI信号，SW1的选通信号FM_SPI_CPLD_SEL下拉默认将通道切到CPLD的SPI。CPLD和PCH的SPI信号经过SW1之后再经过SW2(第二SPI转换开关)与BMC的SPI信号进行切换，SW2选通信号BMC_PCH_SPI_MODE_SELECT信号下拉SW2默认切换到SW1过来的SPI信号。当SPI信号经过SW2之后，SPI信号的CLK/MOSI/MISO通过菊花链方式串联到FLASH0(第一FLASH)、FLASH1(第二FLASH)和TPM模块，SPI的CS信号经过1切2的SW3(第三转换开关)分别送到FLASH0和FLASH1。SW默认选通到FLASH0工作,TPM的CS信号来自PCH用来实现系统加密功能。
BMC通过控制SW2切换SPI权限用来实现远程烧录FLAS0和FLASH1功能，同时，BMC通过I2C控制带存储功能的IO expander，将用来选通FLASH0和FLASH1的控制信号BIOS_FLASH_SEL信号传输到CPLD，经过CPLD转发后将控制信号BMC_PCH_FLASH_SEL信号接到SW3。
实施例4
本实施例提供一种四路服务器BIOS FLASH控制方法，包括以下内容：
1、CPLD对BIOS FW的开机前校验。
在AC上电之后系统开机之前，CPLD通过选通SW1获得两个BIOS FLASH的SPI权限，CPLD在开机前通过SPI信号对FLASH0和FLASH1进行FW校验。如果FW校验通过系统可以正常开机，如果FW校验失败那么CPLD会不开机，通过红色LED发出告警并在寄存器做记录提示FW有问题需要进行确认。
2、CPLD对BIOS FW的监控。
在CPLD内会存有SPI指令的白名单，同时CPLD时刻监控BIOS FLASH的运行状态。当系统运行时出现异常的SPI指令时，CPLD将对这些异常指令进行拦截同时记录在寄存器内红色健康LED闪烁提升SPI受到攻击。
3、CPLD对故障BIOS FLASH的切换。
在支持CPLD监控和校验BIOS FW同时系统还支持FLASH的双物理备份功能。在FLASH0和FLASH1都存有系统所需要的BIOS FW。当FALSH0的FW或者FLASH0芯片出现物理损坏无法开机时，BMC侦测到系统开机超时后，先通过4S拉低PWR BTN信号将系统强制拉到S5状态然后通过I2C命令操作CY8C9520A将SW3的CS信号进行切换，将系统默认的FLAS0切换到FLASH1。由于在S5状态时PCH和FLASH之间依旧存在通信，当将FASL0切到FLASH1时如果系统不掉STBY电将会出现无法开机的情况，所以我们采用具有存储功能的IO扩展芯片CY8C9520A，当通过CY8C9520A将CS信号切到FLASH1后通过CPLD将系统的P12V_STBY电下掉,等系统STBY电再次重启后SW3默认切到的就是FLASH1芯片完成系统FW的物理备份功能。
4、系统加密功能的应用。
CPLD在获取到第一FLASH和第二FLASH的SPI权限，将权限发送给PCH。同时，将第一SPI转换开关的选通信号设置为PCH的CS信号，PCH向TPM模块发送CS信号实现系统加密。
5、BMC对两个BIOS FLASH进行烧录。
BMC通过控制SW2将SPI通道切换为BMC通道，BMC向两个BIOS FLASH发送烧录程序实现远程烧录FLAS0和FLASH1功能。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种四路服务器BIOS FLASH控制装置，其特征在于，包括：
在CPLD和PCH之间设置第一SPI转换开关；在BMC与第一SPI转换开关输出端之间设置第二SPI转换开关；所述第二SPI转换开关输出端连接第三转换开关，所述第三转换开关的输出端分别连接第一FLASH和第二FLASH；所述第二SPI转换开关输出端通过菊花链方式串联到第一FLASH和第二FLASH。
2.根据权利要求1所述的四路服务器BIOS FLASH控制装置，其特征在于，所述装置还包括：
所述BMC通过带存储功能的IO expander连接CPLD；
所述CPLD连接第三转换开关输入端。
3.根据权利要求1所述的四路服务器BIOS FLASH控制装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二SPI转换开关输出端连接有TPM模块；所述PCH连接TPM模块，所述TPM模块连接CPLD。
4.一种四路服务器BIOS FLASH控制方法，其特征在于，包括：
将第一SPI转换开关的选通信号设置为CPLD的SPI信号；
将第二SPI转换开关的选通信号设置为第一SPI转换开关的输出信号；
获取第一FLASH和第二FLASH的SPI权限；
通过SPI信号对第一FLASH和第二FLASH进行FLASH校验，在校验通过后正常开机。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
监控第一FLASH和第二FLASH的SPI指令；
将所述SPI指令与本地SPI指令白名单对比；
拦截不属于所述白名单的异常指令。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收BMC在侦测到开机超时后发送的CS信号切换命令；
向第三转换开关发送切换CS信号选通通道命令；
重启服务器令通道切换命令生效。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将第一FLASH和第二FLASH的SPI权限发送至PCH；
将第一SPI转换开关的选通信号设置为PCH的CS信号，所述CS信号发送至TPM模块实现系统加密。
8.根据权利要用4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述第二SPI转换开关的选通信号设置为来自BMC的信号，所述BMC信号为FLASH烧录信号。
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