CN112019455A - 一种基于可编程逻辑器件的交换机监控装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于可编程逻辑器件的交换机监控装置，包括：CPU板、交换板，所述第一可编程逻辑器件的第一数据读取端通过I2C扩展模块与CPU连接，所述第一可编程逻辑器件的第二数据读取端与BMC连接，所述第一可编程逻辑器件的控制输出端与切换开关模块的切换控制端连接，所述切换开关模块的第一控制输入端与CPU连接，所述切换开关模块的第二控制输入端与BMC连接，所述切换开关模块的控制输出端分别与I2C设备的输入端连接，所述CPU以及BMC通过切换开关模块分别单独控制交换板中I2C设备；本发明还提出了一种基于可编程逻辑器件的交换机监控方法，有效的提高了交换机硬件监控的可靠性以及稳定性。

Description

一种基于可编程逻辑器件的交换机监控装置及方法

技术领域

本发明涉及交换机监控领域，尤其是涉及一种基于可编程逻辑器件的交换机监控装置及方法。

背景技术

交换机(Switch)是一种用于电(光)信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。交换机包括以太网交换机、电话语音交换机、光纤交换机等。

交换机运行过程中需要对硬件资源进行监控，如光模块、电源、温度传感器、电压传感器、风扇、EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，带电可擦可编程只读存储器)、CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)等I2C设备。近年来，随着数据中心运营规模的不断扩大，传统的交换机管理已不能满足运营的需要。为了对交换机的运行状态进行有效的监控，引入了服务器中的BMC(BaseboardManagement Controlle r，基板管理控制器)子系统，由BMC子系统进行交换机硬件资源的管理，故障检测等工作。BMC是一个专门用于监控交换机运行状态的子系统，可以独立于交换机管理平面独立运行。

不同的数据中心有不同的交换机硬件管理策略，有些数据中心倾向于使用控制平面CPU进行硬件的管理，有些数据中心使用BMC进行交换机硬件的管理。但是并不能实现CPU监控或BMC监控的兼容，也无法实现CPU监控或BMC监控两种管理方式的灵活切换，在仅有BMC监控的系统发生故障时，交换机硬件将无法实现有效监控，不利于提高交换机硬件监控的可靠性。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种基于可编程逻辑器件的交换机监控装置及方法，有效解决由于CPU或BMC取法兼容或切换造成交换机硬件监控的可靠性不高的问题，有效的提高了交换机硬件监控的可靠性以及稳定性。

本发明第一方面提供了一种基于可编程逻辑器件的交换机监控装置，包括：CPU板、交换板，所述CPU板与交换板通过连接器连接，所述CPU板包括CPU；所述交换板包括第一可编程逻辑器件、I2C扩展模块、切换开关模块、BMC、I2C设备，所述I2C扩展模块通过连接器与CPU连接，所述第一可编程逻辑器件的第一数据读取端通过I2C扩展模块与CPU连接，所述第一可编程逻辑器件的第二数据读取端与BMC连接，所述第一可编程逻辑器件的控制输出端与切换开关模块的切换控制端连接，所述切换开关模块的第一控制输入端与CPU连接，所述切换开关模块的第二控制输入端与BMC连接，所述切换开关模块的控制输出端分别与I2C设备的输入端连接，所述CPU以及BMC通过切换开关模块分别单独控制交换板中I2C设备；所述第一可编程逻辑器件中设置管理状态寄存器以及BMC运行状态寄存器，其中，管理状态寄存器用于指示交换板中I2C设备的控制对象；BMC运行状态寄存器用于指示BMC是否故障。

可选地，I2C设备包括第一信息采集模块、风扇、风扇控制器、存储模块，所述第一信息采集模块用于采集交换板中参数信息，所述第一信息采集模块的输出端通过切换开关模块与CPU或BMC的输入端连接；所述风扇控制器的控制输入端通过切换开关模块与CPU或BMC的输出端连接，所述风扇控制器的控制输出端与风扇连接，所述存储模块的数据传输端通过切换开关模块与CPU或BMC端连接。

进一步地，所述第一信息采集模块包括温度传感器、电压传感器，所述温度传感器的输出端通过切换开关模块与CPU或BMC的输入端连接，所述电压传感器的输出端通过切换开关模块与CPU或BMC的输入端连接。

可选地，所述CPU板包括第二信息采集模块，所述第二信息采集模块用于采集CPU板中参数信息，所述第二信息采集模块的输出端通过切换开关模块与CPU或BMC的输入端连接。

可选地，还包括第二可编程逻辑器件，所述第二可编程逻辑器件的控制输出端与多个光模块IO接口连接，所述第二可编程逻辑器件通过切换开关模块与CPU或BMC的输入端连接，用于在CPU或BMC的监控下进行多个光模块IO接口的管理。

可选地，所述第一可编程逻辑器件还包括看门狗计时器，所述看门狗计时器的监控输入端与BMC连接，用于监测BMC运行是否故障。

本发明第二方面还提供了一种基于可编程逻辑器件的交换机监控方法，是基于本发明权第一方面所述的基于可编程逻辑器件的交换机监控装置的基础上实现的，包括：

更改第一可编程逻辑器件中设置的管理状态寄存器，通过控制切换开关模块更换交换板中I2C设备的控制对象为BMC或CPU。

进一步地，当监测到BMC故障时，更改第一可编程逻辑器件中设置的管理状态寄存器，将交换板中I2C设备的控制对象通过控制切换开关模块更换为CPU。

进一步地，监测到BMC故障具体是：通过读取BMC运行状态寄存器的数值，判断BMC运行是否故障。

进一步地，通过读取BMC运行状态寄存器的数值，判断BMC运行是否故障具体是：

在第一可编程逻辑器件中设置看门狗计时器；

看门狗计时器每间隔第一周期轮询BMC，当看门狗计时器轮询BMC异常时，则更改BMC运行状态寄存器的数值，使BMC运行状态对应BMC故障。

本发明采用的技术方案包括以下技术效果：

1、本发明有效解决由于CPU或BMC取法兼容或切换造成交换机硬件监控的可靠性不高的问题，有效的提高了交换机硬件监控的可靠性以及稳定性。

2、本发明可以根据用户的实际情况，对交换机硬件监控的控制对象灵活进行选择切换，提高了交换机硬件监控的便利性。

3、本发明中CPU板包括第二信息采集模块，用于采集CPU板中参数信息，不仅可以实现对交换板硬件即I2C设备的监控，还可以实现对CPU板硬件的监控。

应当理解的是以上的一般描述以及后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚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介绍，显而易见的，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为本发明方案中实施例一装置的结构示意图；

图2为本发明方案中实施例二方法的流程示意图；

图3为本发明方案中实施例三方法的流程示意图；

图4为本发明方案中实施例三方法中步骤S3的一流程示意图；

图5为本发明方案中实施例三方法中步骤S3的另一流程示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种基于可编程逻辑器件的交换机监控装置，包括：CPU板1、交换板2，CPU板1与交换板2通过连接器3连接，CPU板1包括CPU11；交换板2包括第一可编程逻辑器件21、I2C扩展模块22、切换开关模块23、BMC24、I2C设备25，I2C扩展模块22通过连接器3与CPU11连接，第一可编程逻辑器件21的第一数据读取端通过I2C扩展模块22与CPU11连接，第一可编程逻辑器件21的第二数据读取端与BMC24连接，第一可编程逻辑器件21的控制输出端与切换开关模块23的切换控制端连接，切换开关模块23的第一控制输入端与CPU11连接，切换开关模块23的第二控制输入端与BMC24连接，切换开关模块23的控制输出端分别与I2C设备25的输入端连接，CPU11以及BMC24通过切换开关模块23分别单独控制交换板2中I2C设备25；第一可编程逻辑器件21中设置管理状态寄存器211以及BMC运行状态寄存器212，其中，管理状态寄存器211用于指示交换板2中I2C设备25的控制对象；BMC运行状态寄存器212用于指示BMC24是否故障。

I2C设备25包括第一信息采集模块251、风扇252、风扇控制器253、存储模块254，第一信息采集模块251用于采集交换板2中参数信息，第一信息采集模块251的输出端通过切换开关模块23与CPU11或BMC24的输入端连接；风扇控制器253的控制输入端通过切换开关模块23与CPU11或BMC24的输出端连接，风扇控制器253的控制输出端与风扇252连接，存储模块254的数据传输端通过切换开关模块23与CPU11或BMC24端连接。本发明实施例中仅列举了温度传感器、电压传感器等I2C设备，在实际应用中也可以包括其他类型或者数量的I2C设备，本发明在此不做限制。

第一信息采集模块251包括温度传感器2511、电压传感器2512，温度传感器2511的输出端通过切换开关模块23与CPU11或BMC24的输入端连接，电压传感器2512的输出端通过切换开关模块23与CPU11或BMC24的输入端连接。

CPU板1包括第二信息采集模块12，第二信息采集模块12用于采集CPU板1中参数信息，第二信息采集模块12的输出端通过切换开关模块23与CPU11或BMC24的输入端连接。第二信息采集模块12中也可以包括温度传感器以及电压传感器等(未标注)，以采集CPU板1中的温度以及电压信息。

进一步地，交换板2中还包括第二可编程逻辑器件255，第二可编程逻辑器件255的控制输出端与多个光模块27的IO接口连接，第二可编程逻辑器件255通过切换开关模块23与CPU11或BMC24的输入端连接，用于在CPU11或BMC24的监控下进行多个光模块256的IO接口的管理。

第一可编程逻辑器件21还包括看门狗计时器213，看门狗计时器213的监控输入端与BMC24连接，用于监测BMC24运行是否故障。第一可编程逻辑控制器21的主要功能是控制交换板2中I2C设备25的上电时序以及管理。

连接器3采用COM-E(COM Express，国际工业电气协会定义的计算机模块标准，由几大嵌入式工业计算机厂商共同制定的一种计算机模块标准)连接器，实现CPU11与I2C扩展模块22的连接。

具体地，I2C扩展模块22为I2C扩展芯片，其型号可以选用PCA9548，实现8个I2C通道的扩展，也可以选用其他类型的I2C扩展芯片实现；切换开关模块23可以通过MUX(多路复用器或数据选择器)芯片实现，本发明在此不做限制。存储模块254可以为EEPROM，也可以是其他类型的存储芯片，本发明在此不做限制。

第一可编程逻辑器件21中设置管理状态寄存器211以及BMC运行状态寄存器212，其中，管理状态寄存器211用于指示交换板2中I2C设备25的控制对象是CPU或者是BMC，管理状态寄存器211为只读寄存器，可通过刷写第一可编程逻辑控制器21来改变设置。第一可编程逻辑控制器21通过一个输出引脚来控制切换开关模块23，将相应的I2C设备控制权交给CPU或者BMC。BMC运行状态寄存器212用于指示BMC24是否故障。BMC运行状态寄存器212为只读寄存器，可通过刷写第一可编程逻辑控制器21来改变设置，对应于BMC是否发生故障。

第一可编程逻辑器件21优选采用CPLD实现，也可以采用FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)实现，本发明在此不做限制。

本发明有效解决由于CPU或BMC取法兼容或切换造成交换机硬件监控的可靠性不高的问题，有效的提高了交换机硬件监控的可靠性以及稳定性。

本发明可以根据用户的实际情况，对交换机硬件监控的控制对象灵活进行选择切换，提高了交换机硬件监控的便利性。

本发明中CPU板包括第二信息采集模块，用于采集CPU板中参数信息，不仅可以实现对交换板硬件即I2C设备的监控，还可以实现对CPU板硬件的监控。

实施例二

如图2所示，本发明技术方案还提供了一种基于可编程逻辑器件的交换机监控方法，是基于本发明实施例一的基础上实现的，包括：

S1，更改第一可编程逻辑器件中设置的管理状态寄存器；

S2，通过控制切换开关模块更换交换板中I2C设备的控制对象为CPU或BMC。

在步骤S1中，为实现交换机硬件在控制平面CPU和BMC之间进行切换，在交换板第一可编程逻辑器件中设置一个管理状态寄存器，指示交换机硬件由控制平面CPU进行管理或者BMC进行管理。管理状态寄存器为只读寄存器，可通过刷写第一可编程逻辑器件来改变设置。第一可编程逻辑器件通过一个输出引脚来控制切换开关模块，将相应交换板中的I2C设备控制权交给CPU或者BMC。

如果选择控制平面CPU来进行硬件管理，控制平面CPU在启动时，读取交换板第一可编程逻辑器件的管理状态寄存器，判断交换机硬件是否是由控制平面CPU进行管理，如果是，那么就开始加载硬件驱动，开始对交换机硬件进行管理；如果不是，更改第一可编程逻辑器件的管理状态寄存器，使其对应与CPU进行管理，然后开始加载硬件驱动，开始对交换机硬件进行管理。BMC系统在启动时，也会读取交换板中第一可编程逻辑器件的管理状态寄存器，此时管理状态寄存器对应交换机硬件由CPU管理，不由BMC进行管理，BMC系统退出。

如果选择控制平面BMC来进行硬件管理，控制平面BMC在启动时，读取交换板第一可编程逻辑器件的管理状态寄存器，判断交换机硬件是否是由控制平面BMC进行管理，如果是，那么就开始加载硬件驱动，开始对交换机硬件进行管理；如果不是，更改第一可编程逻辑器件的管理状态寄存器，使其对应与BMC进行管理，然后开始加载硬件驱动，开始对交换机硬件进行管理。CPU系统在启动时，也会读取交换板中第一可编程逻辑器件的管理状态寄存器，此时管理状态寄存器对应交换机硬件由BMC管理，不由CPU进行管理。

具体在步骤S2中，如果当前交换机硬件由控制平面CPU进行管理，将交换机硬件管理切换到BMC，通过控制平面CPU对交换板第一可编程逻辑器件进行刷写，将交换板第一可编程逻辑器件中的管理状态寄存器进行修改，使其交换机硬件管理对应于BMC，并重启交换机，交换机重启后，交换板第一可编程逻辑器件通过切换开关模块将I2C设备控制权交给BMC，交换机硬件管理变为由BMC负责。

如果当前交换机硬件由BMC进行管理，将交换机硬件管理切换到控制平面CPU，通过BMC对交换板第一可编程逻辑器件的管理状态寄存器进行刷写，将交换板第一可编程逻辑器件中管理状态寄存器进行修改，使其交换机硬件管理对应于CPU，并重启交换机，交换机重启后，交换板板第一可编程逻辑器件通过切换开关模块将I2C设备控制权交给控制平面CPU，交换机硬件管理变为由控制平面CPU负责。

本发明有效解决由于CPU或BMC取法兼容或切换造成交换机硬件监控的可靠性不高的问题，有效的提高了交换机硬件监控的可靠性以及稳定性。

本发明可以根据用户的实际情况，对交换机硬件监控的控制对象灵活进行选择切换，提高了交换机硬件监控的便利性。

本发明中CPU板包括第二信息采集模块，用于采集CPU板中参数信息，不仅可以实现对交换板硬件即I2C设备的监控，还可以实现对CPU板硬件的监控。

实施例三

如图3所示，本发明技术方案还提供了一种基于可编程逻辑器件的交换机监控方法，包括：

S1，更改第一可编程逻辑器件中设置的管理状态寄存器；

S2，通过控制切换开关模块更换交换板中I2C设备的控制对象为CPU或BMC；

S3，当监测到BMC故障时，更改第一可编程逻辑器件中设置的管理状态寄存器，将交换板中I2C设备的控制对象通过控制切换开关模块更换为CPU。

在步骤S3中，监测到BMC故障具体是：通过读取BMC运行状态寄存器的数值，判断BMC运行是否故障。

步骤S3中，如图4所示，通过读取BMC运行状态寄存器的数值，判断BMC运行是否故障具体包括：

S31，在第一可编程逻辑器件中设置看门狗计时器；

S32，看门狗计时器每间隔第一周期轮询BMC；

S33，看门狗计时器轮询BMC是否异常，如果判断结果为是，则执行步骤S34，如果判断结果为否，则执行步骤S33；

S34，更改BMC运行状态寄存器的数值，使BMC运行状态对应BMC故障。

在步骤S32中，第一周期可以根据实际情况进行设定，本发明在此不做限制。当BMC运行异常时，看门狗计时器轮询BMC出现异常，不能正常轮询。

进一步地，如图5所示，步骤S3还包括：S35，当BMC故障恢复时，通过更改BMC运行状态寄存器的数值，使BMC运行状态对应BMC正常，通过控制切换开关模块，交换板中I2C设备的监控控制由CPU更换为BMC。

具体地，BMC故障恢复是通过第一可编程逻辑器件的中看门狗计时器实现，即看门狗定时器能够正常轮询BMC。

本发明有效解决由于CPU或BMC取法兼容或切换造成交换机硬件监控的可靠性不高的问题，有效的提高了交换机硬件监控的可靠性以及稳定性。

本发明可以根据用户的实际情况，对交换机硬件监控的控制对象灵活进行选择切换，提高了交换机硬件监控的便利性。

本发明中CPU板包括第二信息采集模块，用于采集CPU板中参数信息，不仅可以实现对交换板硬件即I2C设备的监控，还可以实现对CPU板硬件的监控。

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 (10)

1.一种基于可编程逻辑器件的交换机监控装置，其特征是，包括：CPU板、交换板，所述CPU板与交换板通过连接器连接，所述CPU板包括CPU；所述交换板包括第一可编程逻辑器件、I2C扩展模块、切换开关模块、BMC、I2C设备，所述I2C扩展模块通过连接器与CPU连接，所述第二可编程逻辑器件的第一数据读取端通过I2C扩展模块与CPU连接，所述第二可编程逻辑器件的第二数据读取端与BMC连接，所述第一可编程逻辑器件的控制输出端与切换开关模块的切换控制端连接，所述切换开关模块的第一控制输入端与CPU连接，所述切换开关模块的第二控制输入端与BMC连接，所述切换开关模块的控制输出端分别与I2C设备的输入端连接，所述CPU以及BMC通过切换开关模块分别单独控制交换板中I2C设备；所述第一可编程逻辑器件中设置管理状态寄存器以及BMC运行状态寄存器，其中，管理状态寄存器用于指示交换板中I2C设备的控制对象；BMC运行状态寄存器用于指示BMC是否故障。

2.根据权利要求1所述的基于可编程逻辑器件的交换机监控装置，其特征是，I2C设备包括第一信息采集模块、风扇、风扇控制器、存储模块，所述第一信息采集模块用于采集交换板中参数信息，所述第一信息采集模块的输出端通过切换开关模块与CPU或BMC的输入端连接；所述风扇控制器的控制输入端通过切换开关模块与CPU或BMC的输出端连接，所述风扇控制器的控制输出端与风扇连接，所述存储模块的数据传输端通过切换开关模块与CPU或BMC端连接。

3.根据权利要求2所述的基于可编程逻辑器件的交换机监控装置，其特征是，所述第一信息采集模块包括温度传感器、电压传感器，所述温度传感器的输出端通过切换开关模块与CPU或BMC的输入端连接，所述电压传感器的输出端通过切换开关模块与CPU或BMC的输入端连接。

4.根据权利要求2所述的基于可编程逻辑器件的交换机监控装置，其特征是，所述CPU板包括第二信息采集模块，所述第二信息采集模块用于采集CPU板中参数信息，所述第二信息采集模块的输出端通过切换开关模块与CPU或BMC的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的基于可编程逻辑器件的交换机监控装置，其特征是，还包括第二可编程逻辑器件，所述第二可编程逻辑器件的控制输出端与多个光模块IO接口连接，所述第二可编程逻辑器件通过切换开关模块与CPU或BMC的输入端连接，用于在CPU或BMC的监控下进行多个光模块IO接口的管理。

6.根据权利要求1所述的基于可编程逻辑器件的交换机监控装置，其特征是，所述第一可编程逻辑器件还包括看门狗计时器，所述看门狗计时器的监控输入端与BMC连接，用于监测BMC运行是否故障。

7.一种基于可编程逻辑器件的交换机监控方法，其特征是，是基于本发明权利要求1-6任一所述的基于可编程逻辑器件的交换机监控装置的基础上实现的，包括：

更改第一可编程逻辑器件中设置的管理状态寄存器，通过控制切换开关模块更换交换板中I2C设备的控制对象为CPU或BMC。

8.根据权利要求7所述的可编程逻辑器件的交换机监控方法，其特征是，当监测到BMC故障时，更改第一可编程逻辑器件中设置的管理状态寄存器，将交换板中I2C设备的控制对象通过控制切换开关模块更换为CPU。

9.根据权利要求8所述的可编程逻辑器件的交换机监控方法，其特征是，监测到BMC故障具体是：通过读取BMC运行状态寄存器的数值，判断BMC运行是否故障。

10.根据权利要求9所述的可编程逻辑器件的交换机监控方法，其特征是，通过读取BMC运行状态寄存器的数值，判断BMC运行是否故障具体是：

在第一可编程逻辑器件中设置看门狗计时器；

看门狗计时器每间隔第一周期轮询BMC，当看门狗计时器轮询BMC异常时，则更改BMC运行状态寄存器的数值，使BMC运行状态对应BMC故障。

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