CN113448402A - 一种支持多背板级联的服务器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种支持多背板级联的服务器。服务器包括主板，设置有BMC、主板低速连接器、Expander芯片、多个主板高速连接器，BMC通过I2C总线连接至主板低速连接器，BMC通过I2C总线连接至Expander芯片；多个背板，每一背板上均设置有I2C中继器、分别与I2C中继器连接的背板低速连接器和背板高速连接器，多个背板低速连接器依次串联再与主板低速连接器连接，每个背板对应一个主板高速连接器，每一背板高速连接器与对应的主板高速连接器连接后再连接至Expander芯片；BMC配置为检测在位背板以及使能任一在位背板的I2C中继器，并将被使能的I2C中继器所在的背板作为被选通背板。本发明的服务器解决级联背板I2C地址重复的问题，提高了BMC访问背板设备轮询的效率，减轻了I2C总线的负载。

Description

一种支持多背板级联的服务器
技术领域
本发明涉及服务器技术领域，尤其涉及一种支持多背板级联的服务器。
背景技术
伴随云计算应用的快速发展，信息化与智能化逐渐覆盖到社会的各个领域。人们的日常工作生活越来越多的通过网络来进行交流，网络数据量也在爆发式的增长，服务器作为处理及存储数据的核心设备，对性能与配置的要求也越来越高。为了满足各个领域不同使用者复杂多样的应用场景，服务器的配置也需要更加灵活多变。比如服务器应用在大容量存储领域时，需要将PCIe的资源更多的通过背板分配到硬盘上，而服务器应用在计算领域的时候，只有较小容量的存储需求，较少数量的硬盘即可满足，此时可以将部分PCIe资源分配到其他的设备中，比如网卡，GPU等。所以为了实现在不同应用中服务器的兼容设计，一种优选方案是将承载硬盘的背板设计成小容量的，在必要时，可通过级联背板的方式实现存储容量的扩展。
现有服务器与主板连接的常见方案有主要有如下两种：第一种：如图1所示，在此方案中背板上采用可配置地址的I2C设备，通过不同的外围电路将I2C设备配置成不同的地址。基板管理控制器(即BMC)可直接访问不同的地址与不同的设备交互，获取所需要的信息。第二种：如图2所示，在此方案中背板设计保持一致，主板端放置多个sideband连接器连接不同的背板，I2C Switch每个通道单独连接至一个连接器上，BMC通过I2CSwitch切换不同的通道去访问不同的背板。
针对以上两种方式其缺陷分别如下：第一种方案中背板上通过不同的外围线路作为区分，每个背板就需要单独的物料清单(Bill of Material，简称BOM)，后续管理维护成本较高。尤其是在级联背板数量较多的情况下，容易造成混淆，问题更加严重；第二种方案中主板上放置I2C Switch芯片解决了同样的背板上I2C地址重复的问题，但此时需要多个sideband连接器来连接背板，线缆数量较多。在大容量存储的应用中，机箱内部对散热的要求更高，线缆走线的空间更加紧张。同时这种方案中CPU VPP信号在主板上分为多路信号通过线缆接到背板上，无法满足拓扑要求，信号质量较差。如果按照I2C信号的处理方式通过增加Switch芯片来解决信号质量的问题，每个CPU就需要一个Switch芯片，增加成本。此外，这种情况下BMC去访问硬盘时，需要经过二级Switch芯片，轮询效率低。
发明内容
有鉴于此，有必要针以上技术问题，提供一种支持多背板级联的服务器，所述服务器包括：
主板，所述主板上设置有基板管理器、主板低速连接器、Expander芯片、多个主板高速连接器，所述基板管理控制器通过I2C总线连接至主板低速连接器，所述基板管理控制器通过I2C总线连接至Expander芯片；
多个背板，每一背板上均设置有I2C中继器、与所述I2C中继器连接的背板低速连接器和与所述I2C中继器连接的背板高速连接器，多个背板低速连接器依次串联再与所述主板低速连接器连接，每个背板对应一个主板高速连接器，每一背板高速连接器与对应的主板高速连接器连接后再连接至Expander芯片；
所述基板管理控制器配置为通过多个主板高速连接器以及对应的背板高速连接器检测在位背板，以及通过所述Expander芯片使能任一在位背板的I2C中继器，并将被使能的I2C中继器所在的背板作为被选通背板。
在一些实施例中，每一主板高速连接器与所述Expander芯片均通过两条信号线连接，其中，一条信号线用于传递背板的在位信号，另一条信号线用于传递背板的I2C中继器的使能信号。
于在一些实施例中于，所述的服务器还包括：设置在主板上的至少一个中央处理器，每一中央处理器均通过VPP信号与主板低速连接器连接。
在一些实施例中，每一中央处理器通过PCIe总线连接至每个主板高速连接器。
在一些实施例中，每个背板还包括CPLD、I2C Switch芯片和多个硬盘；
所述CPLD和I2C Switch芯片均通过I2C总线与同一背板上的I2C中继器连接；
所述CPLD和I2C Switch芯片均与所述多个硬盘连接，且所述多个硬盘分别通过PCIe总线与同一背板上的背板高速连接器连接。
在一些实施例中，所述CPLD通过VPP信号与同一背板上的背板低速连接器连接。
在一些实施例中，所述主板低速连接器、以及每一背板的背板低速连接器均为sideband连接器。
在一些实施例中，多个主板高速连接器、以及每一背板的背板高速连接器均为slimline连接器。
在一些实施例中，多个主板高速连接器、以及每一背板的背板高速连接器均为MCIO连接器。
在一些实施例中，每一背板的在位信号分成四路连接到四个背板MCIO连接器，主板上具有与每个背板MCIO连接器对应的主板MCIO连接器，连接至同一个背板的四个主板MCIO连接器出线后线与在一起输入到Expander芯片。
上述一种支持多背板级联的服务器，在主板上通过在Expander芯片上定义背板在位信号和背板上I2C中继器的使能信号来控制背板I2C通道的开关，实现利用Expander芯片通过主板、背板高速连接器从多个背板中选择其中一个背板通过主板、背板低速连接器进行I2C通信，从而解决级联背板I2C地址重复的问题，同时级联背板设计保持统一，无需区分不同的背板，减降低后期运维的成本，提高了基板管理控制器访问背板设备轮询的效率，减轻了I2C总线的负载。
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，下面描述中的附图仅仅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实施例。
图1为现有主板与多背板级联第一种方式的服务器连接示意图；
图2为现有主板与多背板级联第二种方式的服务器连接示意图；
图3为本发明实施例提供的一种支持多背板级联的服务器的示意图；
图4为本发明另一个实施例中MCIO连接器中部分信号定义示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
在一个实施例中，请参照图3所示，本发明提供了一种支持多背板级联的服务器，所述服务器包括：
主板(简称MB)，所述主板上设置有基板管理控制器(简称BMC)、主板低速连接器、Expander芯片、多个主板高速连接器，所述基板管理控制器通过I2C总线连接至主板低速连接器，所述基板管理控制器通过I2C总线连接至Expander芯片；
多个背板(简称BP)，每一背板上均设置有I2C中继器(I2C Repeater)、与所述I2C中继器连接的背板低速连接器和与所述I2C中继器连接的背板高速连接器，多个背板低速连接器依次串联再与所述主板低速连接器连接，每个背板对应一个主板高速连接器，每一背板高速连接器与对应的主板高速连接器连接后再连接至Expander芯片；所述基板管理控制器配置为通过多个主板高速连接器以及对应的背板高速连接器检测在位背板，以及通过所述Expander芯片使能任一在位背板的I2C中继器，并将被使能的I2C中继器所在的背板作为被选通背板。
上述一种支持多背板级联的服务器，在主板上通过在Expander芯片上定义背板在位信号和背板上I2C中继器的使能信号来控制背板I2C通道的开关，实现利用Expander芯片通过主板、背板高速连接器从多个背板中选择其中一个背板通过主板、背板低速连接器进行I2C通信，从而解决级联背板I2C地址重复的问题，同时级联背板设计保持统一，无需区分不同的背板，减降低后期运维的成本，提高了基板管理控制器访问背板设备轮询的效率，减轻了I2C总线的负载。
在又一个实施例中，每一主板高速连接器与所述Expander芯片均通过两条信号线连接，其中，一条信号线用于传递背板的在位信号，另一条信号线用于传递背板的I2C中继器的使能信号。
在又一个实施例例中，请再次结合图3所示，所述的服务器还包括：设置在主板上的至少一个中央处理器，每一中央处理器均通过VPP信号与主板低速连接器连接。
优选地，每一中央处理器通过PCIe总线连接至每个主板高速连接器。
在又一个实施例中，每个背板还包括CPLD、I2C Switch芯片和多个硬盘；
所述CPLD和I2C Switch芯片均通过I2C总线与同一背板上的I2C中继器连接；
所述CPLD和I2C Switch芯片均与所述多个硬盘连接，且所述多个硬盘分别通过PCIe总线与同一背板上的背板高速连接器连接。
在又一个实施例中，所述CPLD通过VPP信号与同一背板上的背板低速连接器连接。
优选地，所述主板低速连接器、以及每一背板的背板低速连接器均为sideband连接器。
优选地，多个主板高速连接器、以及每一背板的背板高速连接器均为slimline连接器。
优选地，多个主板高速连接器、以及每一背板的背板高速连接器均为MCIO连接器。
在又一个实施例中，请参照图4所示，每一背板的在位信号分成四路连接到四个背板MCIO连接器，主板上具有与每个背板MCIO连接器对应的主板MCIO连接器，连接至同一个背板的四个主板MCIO连接器出线后线与在一起输入到Expander芯片。
本实施例中每个背板上采用四个背板MCIO连接器监测背板硬盘的在位信号，只需其中一个硬盘在线，就能够向主板传送背板在位信号，无需背板上的所有硬盘都在位，由此实现了背板的灵活配置。
在又一个实施例中，为了便于理解本发明的技术方案，下面图3示出的服务器为例，其包括两路CPU、三个同配置的背板，每个背板具有一个sideband连接器，八个硬盘。目前现有服务器设计中PCIe高速信号一般通过Slimline、MCIO等类型的连接器和背板连接，本实施例以MCIO连接器为例，每个背板具有采用四个MCIO连接器连接八个硬盘。
如图3所示，Expander芯片上定义了背板在位信号BPx_PRESNT和背板上I2CRepeater的使能信号REPEATERx_EN，这两个信号通过MCIO连接器连接到背板。在BMC需要与背板上I2C设备进行交互，获取信息时，先检测BPx_PRESNT信号的电平状态，是否指示背板在位，当背板在位时，输出REPEATER_EN信号使能对应背板上的I2C Repeater，打开I2C通道,进行正常的I2C交互。当背板不在位或者BMC需要访问别的背板时，将I2C通道关闭，保证了同一时刻最多只有一个背板的I2C通道处于打开的状态，避免了多个背板上I2C设备地址重复的问题，同时也减少了I2C总线上的负载。
背板上布局时，将I2C Repeater和CPLD尽量靠近sideband连接器，同时CPU VPP信号和I2C信号通过图3示意线缆的方式级联。线缆按照类似菊花链的拓扑布线，在不同数量的背板时，可通过更改线缆的方式减小信号的stub，提高信号质量。
以常见的x8的MCIO连接器为例，一张8口背板需要4个MCIO连接器。如图4所示，本发明将BPx_PRESNT信号在背板端分成4路连接到4个MCIO连接器上，在主板端MCIO连接器出线后线与在一起输入到IO Expander中。当背板只需要较少数量的硬盘或者部分线缆损坏时，只要有一个MCIO连接器正常连接，也可以向主板告知背板在位信息。REPEATERx_EN信号同理，最少只需要一个MCIO连接器在位，就可以打开I2C通道，提高了系统的容错率。主板连接在其中一个背板以使用其上的硬盘详细步骤如下：
步骤一：中央处理器(CPU0/1)的VPP信号和BMC用于背板交互的I2C信号连接到sideband上，通过级联线缆的方式连接到背板的CPLD和各个I2C设备上。整个I2C链路中只存在一级I2C Switch芯片，提高了BMC轮询访问硬盘的效率。
步骤二：Expander芯片Port0上连接背板通过MCIO连接器传递线与之后的BPx_PRESNT信号用于检测背板是否在位；Port1上输出背板端I2CRepeater的REPEATERx_EN信号，同样在背板上线与之后接到I2C Repeater；
步骤三，在服务器上电之后，BMC通过IO Expander Port0检测各个背板的在位状态，在需要获取背板上信息(比如温度，硬盘信息，FRU信息等)时，通过Port1输出对应的背板的REPEATERx_EN信号，打开背板上的I2C通道，进行交互。在完成后关闭该通道，可以继续与下一块背板以同样的方式交互。
步骤四，将主板PCIe的Port信息以PCIe Port ID的格式通过MCIO连接器发送到背板的CPLD中，CPLD解析CPU发出的VPP信号，然后与设定好的PCIe Port ID表对比，完成点灯动作。
本发明的一种支持多背板级联的服务器至少具备以下有益技术效果：
1)级联背板设计保持统一，而不是通过物料清单区分不同的背板，减少板卡的物料清单数量，降低后期运维的成本
2)整个I2C链路只使用了一级I2C Switch芯片，提高了基板管理控制器访问各个设备轮询的效率，同时工作时整个链路中只存在一块背板上的I2C设备，减轻了I2C总线的负载；
3)VPP信号和I2C信号按照类似菊花链的拓扑走线，可通过变更减少stub的长度提高了信号质量。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种支持多背板级联的服务器，其特征在于，所述的服务器包括：
主板，所述主板上设置有基板管理器、主板低速连接器、Expander芯片、多个主板高速连接器，所述基板管理控制器通过I2C总线连接至主板低速连接器，所述基板管理控制器通过I2C总线连接至Expander芯片；
多个背板，每一背板上均设置有I2C中继器、与所述I2C中继器连接的背板低速连接器和与所述I2C中继器连接的背板高速连接器，多个背板低速连接器依次串联再与所述主板低速连接器连接，每个背板对应一个主板高速连接器，每一背板高速连接器与对应的主板高速连接器连接后再连接至Expander芯片；
所述基板管理控制器配置为通过多个主板高速连接器以及对应的背板高速连接器检测在位背板，以及通过所述Expander芯片使能任一在位背板的I2C中继器，并将被使能的I2C中继器所在的背板作为被选通背板。
2.根据权利要求1所述的服务器，其特征在于，每一主板高速连接器与所述Expander芯片均通过两条信号线连接，其中，一条信号线用于传递背板的在位信号，另一条信号线用于传递背板的I2C中继器的使能信号。
3.根据权利要求2所述的服务器，其特征在于，所述的服务器还包括：设置在主板上的至少一个中央处理器，每一中央处理器均通过VPP信号与主板低速连接器连接。
4.根据权利要求3所述的服务器，其特征在于，每一中央处理器通过PCIe总线连接至每个主板高速连接器。
5.根据权利要求4所述的服务器，其特征在于，每个背板还包括CPLD、I2C Switch芯片和多个硬盘；
所述CPLD和I2C Switch芯片均通过I2C总线与同一背板上的I2C中继器连接；
所述CPLD和I2C Switch芯片均与所述多个硬盘连接，且所述多个硬盘分别通过PCIe总线与同一背板上的背板高速连接器连接。
6.根据权利要求5所述的服务器，其特征在于，所述CPLD通过VPP信号与同一背板上的背板低速连接器连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的服务器，其特征在于，所述主板低速连接器、以及每一背板的背板低速连接器均为sideband连接器。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的服务器，其特征在于，所述多个主板高速连接器、以及每一背板的背板高速连接器均为slimline连接器。
9.根据权利要求1-6任意一项所述的服务器，其特征在于，所述多个主板高速连接器、以及每一背板的背板高速连接器均为MCIO连接器。
10.根据权利要求9所述的服务器，其特征在于，每一背板的在位信号分成四路连接到四个背板MCIO连接器，主板上具有与每个背板MCIO连接器对应的主板MCIO连接器，连接至同一个背板的四个主板MCIO连接器出线后线与在一起输入到Expander芯片。
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