CN112698697A - 一种软件定义vpx机箱 - Google Patents

一种软件定义vpx机箱 Download PDF

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周永健
刘宇洋
陈月玲
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Abstract

本申请公开一种软件定义VPX机箱,包括通过管理总线相连的通信板卡、交换板卡、计算板卡、存储板卡和控制板卡共5个功能板卡;各个功能板卡均与数据传输总线相连,且均包括运算核心、数据接口、带外管理接口和存储空间4个构成组件;运算核心封装数据处理API,数据接口封装数据获取API、数据发送API和数据传递API,带外管理接口封装控制管理API,存储空间封装存储API;数据获取API和数据发送API组成通信单元,数据传递API组成交换单元,数据处理API组成计算单元,存储API组成存储单元,控制管理API组成控制单元。解决现有VPX板卡的上层通信不兼容,造成模块化停留在硬件阶段,软件实现停留在接口实现阶段,上层协同难度大的问题。

Description

一种软件定义VPX机箱
技术领域
本申请涉及计算机设备技术领域,更具体地说,尤其涉及一种软件定义VPX机箱。
背景技术
VPX是一种高速串行总线标准,VPX总线引入了目前最新串行总线技术,例如:RapidIO、PCI-Express和万兆以太网等,支持更高的背板带宽。围绕VPX总线VITA组织制定了一系列的工业标准,这帮助VPX架构在高速通信领域取得了广泛的应用。
VPX标准引入的智能平台管理接口(IPMI)技术,提供了板载管理控制器的通用硬件接口,厂家硬件集成该控制器后,VPX机箱可以实现板卡硬件电气状态的集中管理。
但是VPX机箱背板只提供了硬件高速连接通路,VPX板卡的功能边界由板卡自定义,这使得不同板卡之间的通信接口并不统一,接口上层通信协议没有标准,不同厂家的上层通信并不兼容,造成模块化停留在硬件阶段,软件实现停留在接口实现阶段,上层协同难度大,大系统功能发展缓慢。
因此,设计一种在板卡硬件上实现软件功能单元的控制及管理,提高与上层用户应用的协同程度的软件定义VPX机箱,是本领域技术人员函待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本申请提供的软件定义VPX机箱,在板卡硬件上实现软件功能单元的控制及管理,提高与上层用户应用的协同程度,解决现有VPX板卡的上层通信不兼容,造成模块化停留在硬件阶段,软件实现停留在接口实现阶段,上层协同难度大的问题。
本申请提供的技术方案如下:
一种软件定义VPX机箱,包括通过管理总线相连的通信板卡、交换板卡、计算板卡、存储板卡和控制板卡共5个功能板卡;
各个所述功能板卡均与数据传输总线相连,且均包括运算核心、数据接口、带外管理接口和存储空间4个构成组件;
各个所述构成组件均封装有一个或多个功能API,其中:
所述运算核心封装数据处理API,所述数据接口封装数据获取API、数据发送API和数据传递API,所述带外管理接口封装控制管理API,所述存储空间封装存储API;
所述数据获取API和所述数据发送API组成通信单元,所述数据传递API组成交换单元,所述数据处理API组成计算单元,所述存储API组成存储单元,所述控制管理API组成控制单元。
优选的,所述带外管理接口通过扩展IPMI接口形成封装的所述控制管理API。
优选的,所述数据接口基于对应的数据传输协议形成封装的所述数据获取API、所述数据发送API和所述数据传递API。
优选的,所述运算核心包括CPU、FPGA和DSP中的一种或多种。
优选的,所述存储空间包括固态硬盘、机械硬盘、读写存储器、只读存储器和优盘中的一种或多种。
优选的,所述数据传输协议包括PCIE、RapidIO、万兆网和千兆网中的一种或多种。
优选的,与所述VPX机箱相连的用户应用通过所述控制管理API调用其它所述功能API。
优选的,所述扩展IPMI接口加载有支持所述功能板卡所对应的功能配置的OEM指令。
本发明提供的软件定义VPX机箱,通过将各个功能板卡的构成组件封装功能API,进而形成功能单元,实现功能划分和接口抽象化,建立软件定义平台,系统应用通过访问API完成特定功能,在板卡硬件上实现软件功能单元的控制及管理,提高与上层用户应用的协同程度,解决现有VPX板卡的上层通信不兼容,造成模块化停留在硬件阶段,软件实现停留在接口实现阶段,上层协同难度大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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为本发明实施例提供的软件定义VPX机箱的板卡结构示意图;
图2为本发明实施例提供的软件定义VPX机箱的功能结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将对本申请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申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
须知,本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本申请可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
本发明实施例采用递进的方式撰写。
一种软件定义VPX机箱,如图1所示,包括通过管理总线相连的通信板卡1、交换板卡2、计算板卡3、存储板卡4和控制板卡5共5个功能板卡;
各个功能板卡均与数据传输总线相连,且均包括运算核心、数据接口、带外管理接口和存储空间4个构成组件;
各个构成组件均封装有一个或多个功能API6,其中:
运算核心封装数据处理API,数据接口封装数据获取API、数据发送API和数据传递API,带外管理接口封装控制管理API,存储空间封装存储API;
如图2所示,数据获取API和数据发送API组成通信单元7,数据传递API组成交换单元8,数据处理API组成计算单元9,存储API组成存储单元10,控制管理API组成控制单元11。
软件定义,就是用软件去定义系统的功能,用软件给硬件赋能,实现系统运行效率和能量效率最大化。其本质就是在硬件资源数字化、标准化的基础上,通过软件编程去实现虚拟化、灵活、多样和定制化的功能,对外提供客户化的专用智能化、定制化的服务,实现应用软件与硬件的深度融合。其核心是API(Application Programming Interface)。API解除了软硬件之间的耦合关系,推动应用软件向个性化方向发展,硬件资源向标准化方向发展,系统功能向智能化方向发展。
在实际使用中,本实施例的软件定义VPX机箱,各个功能板卡均与管理总线及数据传输总线相连,且均包括运算核心、数据接口、带外管理接口和存储空间4个构成组件,其中数据接口直接与数据传输总线连接,带外管理接口直接与管理总线连接,而不同的功能板卡4个构成组件的成分和占比不一样。例如,计算板卡3通常有一个或多个性能强劲的CPU组成,存储空间仅用于数据暂存,容量小;存储板卡4的CPU运算性能则相对较弱,但存储空间远远大于计算板卡3。
各个构成组件均通过一定的功能定义封装或者抽象出对应的功能API6,通信单元7提供数据获取API和数据发送API,交换单元8提供数据传递API,计算单元9提供数据处理API,存储单元10提供数据存储API,控制单元11提供控制管理AP,上层应用调用相应的功能API6即可实现数据的获取、传递、处理、存储、发送,以及平台控制管理等功能。
本实施例提供的软件定义VPX机箱,通过将各个功能板卡的构成组件封装功能API6,进而形成功能单元,实现功能划分和接口抽象化,建立软件定义平台,系统应用通过访问API完成特定功能,在板卡硬件上实现软件功能单元的控制及管理,提高与上层用户应用的协同程度,解决现有VPX板卡的上层通信不兼容,造成模块化停留在硬件阶段,软件实现停留在接口实现阶段,上层协同难度大的问题。
优选的,带外管理接口通过扩展IPMI接口形成封装的控制管理API。
IPMI是智能型平台管理接口(Intelligent Platform Management Interface)的缩写,是管理基于Intel结构的企业系统中所使用的外围设备采用的一种工业标准,核心是一个专用芯片/控制器(基板管理控制器(BMC)),其并不依赖于服务器的处理器、BIOS或操作系统来工作,是一个单独在系统内运行的无代理管理子系统,只要有BMC与IPMI固件其便可开始工作,而BMC通常是一个安装在服务器主板上的独立的板卡,也有服务器主板提供对IPMI支持。
因此,本实施例的带外管理接口在IPMI的基础上增加同运算核心的通信管理,形成控制管理API,使其具备软件状态管理功能,能够有效的在VPX板卡上进行独立有效的控制管理操作。
优选的,数据接口基于对应的数据传输协议形成封装的数据获取API、数据发送API和数据传递API。
在实际使用中,将数据接口基于不同的传输协议抽象出软件定义的功能API6,实现数据获取API、数据发送API和数据传递API,当然,还可以包括单元识别、数据输入、数据输出等API。
优选的,运算核心包括CPU、FPGA和DSP中的一种或多种。
FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点,能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题。
而DSP(Digital Signal Processing)即数字信号处理技术,DSP芯片即指能够实现数字信号处理技术的芯片。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的硬件乘法器,广泛采用流水线操作,提供特殊的DSP指令,可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。
因此,在实际运用中,运算核心除开常用的CPU即中央处理控制器外,也可以根据需要选择FPGA和/或DSP。
优选的,存储空间包括固态硬盘、机械硬盘、读写存储器、只读存储器和优盘中的一种或多种。
当选择读写存储器、只读存储器时,一般是适用于以计算为主,而数据仅做暂存的小容量的存储需求,而选择固态硬盘、机械硬盘时,一般是适用于需要大量的存储空间,并对数据进行有效的稳定存储的存储需求,优盘则是适用于需要将数据进行临时转移或者小容量拷贝的需求,当然,移动硬盘与优盘类似,其容量大于优盘。
优选的,数据传输协议包括PCIE、RapidIO、万兆网和千兆网中的一种或多种。
PCIE即PCI Express,在总线协议方面,PCI Express通信封装在数据包中,打包和解包数据和状态消息流量的工作由PCI Express端口的事务层处理。
RapidIO是一种高性能、低引脚数、基于数据包交换的互连体系结构,主要应用于嵌入式系统内部互连,支持芯片到芯片、板到板间的通讯,可作为嵌入式设备的背板(Backplane)连接。
万兆网和千兆网即为常见的万兆以太网和千兆以太网。
在实际运用中,数据传输协议可以根据实际需要进行对应的种类选择,具体的种类及设置在此不再累述。
优选的,与VPX机箱相连的用户应用通过控制管理API调用其它功能API6,使得用户应用可以直接采用API方式来控制及管理本实施例的VPX机箱中的各个功能板卡,有效的提高软件定义效果。
优选的,扩展IPMI接口加载有支持功能板卡所对应的功能配置的OEM指令,即能通过预载的OEM指令实现所需要的对应功能。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的方法和装置,可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,如:多个模块或组件可以结合,或可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另外,所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口,设备或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性的、机械的或其它形式的。
另外,在本发明各实施例中的各功能模块可以全部集成在一个处理器中,也可以是各模块分别单独作为一个器件,也可以两个或两个以上模块集成在一个器件中;本发明各实施例中的各功能模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令及相关的硬件来完成,前述的程序指令可以存储于计算机可读取存储介质中,该程序指令在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:移动存储设备、只读存储器(Read Only Memory,ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种软件定义VPX机箱,其特征在于,包括通过管理总线相连的通信板卡、交换板卡、计算板卡、存储板卡和控制板卡共5个功能板卡;
各个所述功能板卡均与数据传输总线相连,且均包括运算核心、数据接口、带外管理接口和存储空间4个构成组件;
各个所述构成组件均封装有一个或多个功能API,其中:
所述运算核心封装数据处理API,所述数据接口封装数据获取API、数据发送API和数据传递API,所述带外管理接口封装控制管理API,所述存储空间封装存储API;
所述数据获取API和所述数据发送API组成通信单元,所述数据传递API组成交换单元,所述数据处理API组成计算单元,所述存储API组成存储单元,所述控制管理API组成控制单元。
2.根据权利要求1所述的软件定义VPX机箱,其特征在于,所述带外管理接口通过扩展IPMI接口形成封装的所述控制管理API。
3.根据权利要求1所述的软件定义VPX机箱,其特征在于,所述数据接口基于对应的数据传输协议形成封装的所述数据获取API、所述数据发送API和所述数据传递API。
4.根据权利要求1所述的软件定义VPX机箱,其特征在于,所述运算核心包括CPU、FPGA和DSP中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的软件定义VPX机箱,其特征在于,所述存储空间包括固态硬盘、机械硬盘、读写存储器、只读存储器和优盘中的一种或多种。
6.根据权利要求3所述的软件定义VPX机箱,其特征在于,所述数据传输协议包括PCIE、RapidIO、万兆网和千兆网中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的软件定义VPX机箱,其特征在于,与所述VPX机箱相连的用户应用通过所述控制管理API调用其它所述功能API。
8.根据权利要求2所述的软件定义VPX机箱,其特征在于,所述扩展IPMI接口加载有支持所述功能板卡所对应的功能配置的OEM指令。
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