CN112000607A - 一种整机柜服务器节点非接触式id地址识别装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种整机柜服务器节点非接触式ID地址识别装置及方法，识别装置，其特征是，包括相对设置的红外发射单元和红外接收单元；所述红外发射单元包括ID管理单元，所述ID管理单元设置在整机柜后端的中部，所述ID管理单元通过线缆连接多个红外发射LED，每个服务器节点对应一个红外发射LED，每个红外发射LED与一个红外接收单元相对设置；所述ID管理单元每隔设定时间无接触向各个服务器节点发送一次ID地址。以光为传输介质，通过非接触方式，实现整机柜中服务器节点ID地址识别。红外收发单元之间通信帧格式更简洁实用；通过ID管理单元统筹管理ID地址，修改和维护ID地址时更加简单和方便。

Description

一种整机柜服务器节点非接触式ID地址识别装置及方法
技术领域
本发明涉及ID地址识别技术领域，尤其涉及一种整机柜服务器节点非接触式ID地址识别装置及方法。
背景技术
整机柜服务器，是将机架与服务器分离的架构进行融合，组合成为一个独立的产品，以机柜为最小交付单位的服务器集合。
随着IT技术和云计算时代迅速发展，服务器的需求规模快速增长，更加经济高效的新型服务节点解决方案成为了产业的共同追求。整机柜服务器以成本低廉、功能集约和高度模块化等特点，已广泛的应用于国内外互联网企业和运营商新建数据中心。
整机柜中高密度部署众多数量的服务器节点。为了高效管理数据中心中的众多整机柜服务器及其内部的服务器节点，通常需要获取机柜中服务器节点所在的位置，也称为服务器节点ID地址。通过数据中心管理端汇总后并通过技术手段进行图像建模，这样整个数据中心的服务器数量、位置均可进行查询和显示。亦可计算统计出数据中心的服务器空间利用率、空置率、单位运营成本等数据。此外，通过服务器节点ID地址，整机柜的管理单元也可针对某一服务器做管理/维护，不影响其他服务器运行。以上这些功能实现的前提，是服务器节点可以稳定获取自身的ID地址。
现有的整机柜中，在服务器的背面放置一颗节点连接器A，机柜尾端放置背板板卡，背板板卡上每隔1U高度放置1颗背板连接器B。背板连接器B的引脚连接不同的上下拉电阻。当服务器节点安装到机柜中时，节点连接器A与背板连接器B插接连通。服务器可获取背板连接器B引脚电平状态，进而转换为自身节点ID。由于受到背板长度限制，每个背板放置9颗背板连接器B，对应9U高度。
现有技术的存在以下缺点：
一、可靠性差。每次插拔都会磨损连接器触点，当经过多次插拔后，连接器中部分引脚不能良好接触，导致ID地址识别错误。另外连接器间隙中的积累的灰尘等异物，也会导致触点接触不良。
二、装配困难，连接器易损坏。节点服务器从机柜前端推入，直至机柜尾部，全程盲插。装配时即使有插针做方向引导，也经常出现连接器被撞，轻者外壳破损，严重时直接报废。
三、ID地址不易更改。ID地址使用电阻上下拉组合来实现，只能通过焊接电阻位置实现更改ID地址。需要操作员具备一定焊接技能，且配合使用专业的工具，才能实现。
四、通用性差。当机柜支持的节点数量不同时，需要多个不同高度的背板组合使用。
五、实现难度高。需要使用高精度的导针实现连接器自动对齐和插接。当用于服务器等质量重的产品插接时，插接处器件需要承受住较强的冲击力，实现难度高。1U服务器约20KG。重量与搭配的设备数量有关。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种整机柜服务器节点非接触式ID地址识别装置及方法，使用红外光传递ID地址，服务器无需接触外部模块，即可接收完整的服务器ID地址；红外收发单元之间通信帧格式更简洁实用；通过ID管理单元统筹管理ID地址，修改和维护ID地址时更加简单和方便。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种整机柜服务器节点非接触式ID地址识别装置，包括相对设置的红外发射单元和红外接收单元；
所述红外发射单元包括ID管理单元，所述ID管理单元设置在整机柜后端的中部，所述ID管理单元通过线缆连接多个红外发射LED，每个服务器节点对应一个红外发射LED，每个红外发射LED与一个红外接收单元相对设置；
所述ID管理单元每隔设定时间无接触向各个服务器节点发送一次ID地址。
所述ID管理单元包括第一BMC控制芯片，所述第一BMC控制芯片通过线缆与红外发射LED连接；同时所述第一BMC控制芯片与以太网接口连接，通过以太网接口与数据中心的管理网络连接，以用于更新ID地址库。
所述红外接收单元设置在服务器机箱的尾部，包括红外接收LED，红外接收LED安装在后面板上，所述红外接收LED将接收到红外信号后转换为电信号，经过三极管驱动之后输入到服务器的第二BMC控制芯片中，第二BMC控制芯片按照NEC编码协议，将接收的信号进行解调操作，获取到服务器节点的ID地址；
所述红外发射LED安装在整机柜后端的导轨上；
所述红外发射单元和红外接收单元之间设有遮光套管。
所述红外发射LED采用恒流方式控制，控制电路具体为：所述红外发射LED的正极与三极管Q3的集电极连接，负极接地；
所述三极管Q3的发射极同时与三极管Q2的基极和电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端连接电源；
所述三极管Q2的发射极与电源连接，所述三极管Q2的集电极同时与所述三极管Q3的基极、所述第一BMC控制芯片的GPIO引脚及电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端接地。
采用所述一种整机柜服务器节点非接触式ID地址识别装置的识别方法，包括：ID管理单元首次启动后从EEPROM中获取本机柜的机柜序列号和节点序列号，按照ID地址格式组合成所有服务器节点的ID地址，按照NEC红外遥控协议格式编码，以设定载波频率，控制红外发射LED，向每个红外接收单元发送ID地址数据；
红外接收单元每隔设定时间获取一次节点ID地址给整机柜中服务器的各个服务器节点。
所述ID管理单元每隔1S发送一次ID地址到各个服务器节点；载波频率频率为38khz；红外接收单元每隔1分钟获取一次节点ID地址。
服务器节点ID地址为两个字节共计16bits，bit7～0为机柜内各单元节点ID编码，bit15～8为机柜ID编码。
所述NEC红外遥控协议格式编码的格式为机柜序列+机柜序列反码+节点序列+节点序列反码的格式。
当服务器节点获取到自身节点ID地址后，与上一次存诸的ID地址做比对，当地址不同时，服务器内的第二BMC控制芯片将新获取的ID地址和时间戳存储到EEPROM中，同时通过维护接口上报告警信息到机房维护前端，方便机房工作人员统计服务器位置调换改动信息。
本发明的有益效果：
1、便于装配。LED发出的红外光为扇形，无需刻意对齐，在一定范围内，红外接收管都可以收到光信号，所以红外接收单元和红外发送单元无需接触、无需定向对齐，装配时将服务器直接插入机柜即可，方便快捷。
2、更改ID地址更加便捷。通过以太网接口更新ID管理单元中的全部机柜地址后，ID管理单元立即将更新后的ID地址发送到各服务器节点，方便维护。
3、使用寿命长。红外接收和红外发送单元采用非接触方式，相比于连接器插接形式，使用寿命更长、更稳定。
4、工作性能稳定。采用非接触式的光介质通信，不易被电磁信号干扰、不会出现触点氧化、腐蚀等问题。
5、ID地址更改后告警功能。当服务器节点位置更改后，主动上报服务器地址更改明细，方便机房工作人员统计服务器位置调换改动信息。也可避免在机房维护过程中，还原服务器原始安装位置出错。
附图说明
图1为现有的整机柜服务器节点ID识别系统示意图；
图2为本发明的服务器ID识别方案拓扑图；
图3为本发明的装置结构示意图；
图4为红外收发单元安装图；
图5为LED灯珠外观及尺寸；
图6为相对辐射强度与角位移；
图7为恒流控制红外发射LED电路图；
图8为红外接收单元电路图；
图9为本发明中ID地址通信帧格式。
其中，1.节点连接器A，2.背板连接器B，3.背板，4.红外接收管安装孔，5.固定架，6.红外发射LED，8.遮光套管，9.服务器。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
本实施例中以常规44U服务器机柜为例进行对比说明，现有的技术中，如图1所示，在服务器的背面放置一颗节点连接器A1。机柜尾端放置背板板卡3，背板板卡3上每隔1U高度放置1颗背板连接器B 2。在背板板卡3上背板连接器B 2的引脚连接不同的上下拉电阻。当服务器节点安装到机柜中时，节点连接器A与背板连接器B插接连通。服务器可获取背板连接器B 2引脚电平状态，进而转换为自身节点ID。由于受到背板3长度限制，每个背板3放置9颗背板连接器B 2，对应9U高度。在常规的44U服务器机柜中，使用了5个背板(4个9U高度背板+1个8U高度背板)。背板每个连接器B中有7个引脚用于ID识别，对应bit0～6。其中bit4～6用于区分5张背板；bit0～3用于区分背板中的9个连接器。这样44U机柜中每个1U槽位都有唯一的ID地址。
本发明提供的一种整机柜服务器节点非接触式ID地址识别装置，如图2、图3及图4所示，包括相对设置的红外发射单元和红外接收单元；
所述红外发射单元包括ID管理单元，所述ID管理单元设置在整机柜后端的中部，所述ID管理单元通过线缆连接多个红外发射LED，每个服务器节点对应一个红外发射LED，每个红外发射LED与一个红外接收单元相对设置；
所述ID管理单元每隔设定时间无接触向各个服务器节点发送一次ID地址。
本实施例中，ID管理单元通过线缆分别连接44个红外发射LED。ID管理单元安装在机柜后端第22U～23U位置，每个红外发射LED安装在机柜每1U空间后端导轨处，使用机构件固定。
ID管理单元上有一颗第一BMC控制芯片，每隔1S发送一次ID地址到各服务器节点。详细如下：按照NEC红外遥控协议格式编码，以38khz载波频率，控制44个红外发射LED灯，向每个1U空间的服务器节点发送ID地址数据。ID管理单元上，板载一个以太网接口，连接到数据中心的管理网络，可用于更新本机柜的ID地址库。
红外发射LED选用型号SFH 4555，具有高指向特性，视角仅10度，其尺寸如图5所示，避免了邻近节点之间干扰误码。其他参数如下：直径5mm、波长860nm、最大电流100mA，相对辐射强度与位移如图6所示。
采用恒流方式控制红外发射LED，电路如图7所示。红外发射LED的正极与三极管Q3的集电极连接，负极接地；所述三极管Q3的发射极同时与三极管Q2的基极和电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端连接电源；所述三极管Q2的发射极与电源连接，所述三极管Q2的集电极同时与所述三极管Q3的基极、所述第一BMC控制芯片的GPIO引脚及电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端接地。驱动电流约60mA。其中Q2的基极连接到第一BMC控制芯片的GPIO引脚，由第一BMC控制芯片控制红外发射LED的亮灭。
如图2所示，ID管理单元安装在机柜后端第22U～23U位置，通过线缆分别连接44个红外发射LED。红外接收单元安装在服务器机箱的尾部，红外接收管安装在后面板上，便于接收红外光信号。红外发送LED固定在机架导轨的末端。红外发射LED与红外接收管对齐，推荐距离小于2cm。如图3-图4所示，两端可使用柔性遮光材料制作遮光套管8，当插入服务器时，两端套管靠近且贴合，可有效避免外界光线干扰通信数据，遮光套管8固定在固定架5上。
如图3所示，红外接收单元，在服务器9内，安装在红外接收管安装孔4内。由服务器内的第二BMC控制芯片控制。主要功能是将红外光信号转化为电信号，并根据NEC格式解码/解调出ID地址数据。
如图8所示，为红外接收单元硬件实现，红外接收单元安装在服务器内部，主要功能是接收红外光信号并解调为数字信号。红外接收管选择OPL550，红外接收管D1接收到红外信号后转换为电信号，经过三极管Q1驱
动之后输入到第二BMC控制芯片。第二BMC控制芯片按照NEC编码协议，将接收的信号进行解调操作，获取到通信数据即服务器节点的ID地址。
一种整机柜服务器节点非接触式ID地址识别方法，ID管理单元的第一BMC控制芯片首次启动后从EEPROM中获取本机柜的机柜序列号和节点序列号，按照ID地址格式组合成44个服务器节点ID地址。每间隔1S发送一次ID地址。
当服务器节点的第二BMC控制芯片在启动后，每隔1分钟通过红外接收单元获取一次节点ID地址。这样整机柜中的服务器都可以获的各自的节点ID地址。
服务器节点ID地址为两个字节共计16bits。bit7～0为机柜内各单元节点ID编码，bit15～8为机柜ID编码，具体编码如表一所示，如ID：0x0102代表第一台机柜的第2U位置。
表一ID地址格式
Figure BDA0002678628920000061
NEC红外遥控协议格式编码的格式为机柜序列+机柜序列反码+节点序列+节点序列反码的格式，如图9所示。
本发明还具有服务器ID地址更改告警功能，当获取到自身节点ID地址后，与上一次存诸的ID地址做比对。当地址不同时，第二BMC控制芯片将新获取的ID地址和时间戳存储到EEPROM中，同时通过维护接口上报告警信息到机房维护前端，“服务器节点ID地址更改，由xxx改为…”，方便机房工作人员统计服务器位置调换改动信息。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种整机柜服务器节点非接触式ID地址识别装置，其特征是，包括相对设置的红外发射单元和红外接收单元；
所述红外发射单元包括ID管理单元，所述ID管理单元设置在整机柜后端的中部，所述ID管理单元通过线缆连接多个红外发射LED，每个服务器节点对应一个红外发射LED，每个红外发射LED与一个红外接收单元相对设置；
所述ID管理单元每隔设定时间无接触向各个服务器节点发送一次ID地址。
2.如权利要求1所述一种整机柜服务器节点非接触式ID地址识别装置，其特征是，所述ID管理单元包括第一BMC控制芯片，所述第一BMC控制芯片通过线缆与红外发射LED连接；同时所述第一BMC控制芯片与以太网接口连接，通过以太网接口与数据中心的管理网络连接，以用于更新ID地址库。
3.如权利要求1所述一种整机柜服务器节点非接触式ID地址识别装置，其特征是，所述红外接收单元设置在服务器机箱的尾部，包括红外接收LED，红外接收LED安装在后面板上，所述红外接收LED将接收到红外信号后转换为电信号，经过三极管驱动之后输入到服务器的第二BMC控制芯片中，第二BMC控制芯片按照NEC编码协议，将接收的信号进行解调操作，获取到服务器节点的ID地址；
所述红外发射LED安装在整机柜后端的导轨上；
所述红外发射单元和红外接收单元之间设有遮光套管。
4.如权利要求2所述一种整机柜服务器节点非接触式ID地址识别装置，其特征是，所述红外发射LED采用恒流方式控制，控制电路具体为：所述红外发射LED的正极与三极管Q3的集电极连接，负极接地；
所述三极管Q3的发射极同时与三极管Q2的基极和电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端连接电源；
所述三极管Q2的发射极与电源连接，所述三极管Q2的集电极同时与所述三极管Q3的基极、所述第一BMC控制芯片的GPIO引脚及电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端接地。
5.采用权利要求1所述一种整机柜服务器节点非接触式ID地址识别装置的识别方法，其特征是，包括：ID管理单元首次启动后从EEPROM中获取本机柜的机柜序列号和节点序列号，按照ID地址格式组合成所有服务器节点的ID地址，按照NEC红外遥控协议格式编码，以设定载波频率，控制红外发射LED，向每个红外接收单元发送ID地址数据；
红外接收单元每隔设定时间获取一次节点ID地址给整机柜中服务器的各个服务器节点。
6.如权利要求5所述的识别方法，其特征是，所述ID管理单元每隔1S发送一次ID地址到各个服务器节点；载波频率频率为38khz；红外接收单元每隔1分钟获取一次节点ID地址。
7.如权利要求5所述的识别方法，其特征是，服务器节点的ID地址为两个字节共计16bits，bit7～0为机柜内各单元节点ID编码，bit15～8为机柜ID编码。
8.如权利要求5所述的识别方法，其特征是，所述NEC红外遥控协议格式编码的格式为机柜序列+机柜序列反码+节点序列+节点序列反码的格式。
9.如权利要求5所述的识别方法，其特征是，当服务器节点获取到自身节点ID地址后，与上一次存诸的ID地址做比对，当地址不同时，服务器内的第二BMC控制芯片将新获取的ID地址和时间戳存储到EEPROM中，同时通过维护接口上报告警信息到机房维护前端。
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