CN115442207B - 一种基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测试测量仪器技术领域，具体地说，涉及一种基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统。包括集成在机框内的管理板卡、风扇模块、电源模块及若干扩展的测试板卡；管理板卡内集成有交换模块和第一BMC+SoC模块；测试板卡内集成有交换芯片、第二BMC+SoC模块和FPGA。本发明设计首次引入独立的运维系统，节省了功能测试系统带宽，增加了平台硬件的可靠性；通过BMC+SoC+交换模块的多层级的硬件运维管理系统，以适用于复杂功能系统模块的硬件运维管理，增加了运维的灵活性与延展性；利用SoC芯片增加了各系统模块固件升级功能，大大缩短了固件升级时间；利用网络交换模块可以实现多平台多板卡网络协议测试仪级联，可统一管理多台网络测试仪，从而大大降低运维成本。
Description
技术领域
本发明涉及测试测量仪器技术领域，具体地说，涉及一种基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统。
背景技术
现有的硬件运维管理系统通常利用BMC芯片和智能型平台管理接口(IPMI)完成该功能。BMC是嵌入服务器主控板上的独立服务器，通过IPMB、LPC(low_pin_count_interface)、SMBus等各种接口收集与主机内部的其他软硬件组件进行通信，并且通过网络、串行、PCI等接口传向本地主机，而智能平台管理接口(IPMI)是与BMC匹配的总线，所有BMC都需要实现这种接口。典型的运维管理系统，通常使用BMC芯片独立完成，其结构如图1所示。
此外，硬件运维系统一般多用于大型服务器中，在电子仪器仪表测试领域，独立的硬件运维系统在公开报道中未见使用，通常情况下其运维功能多与测试功能混合在一起。现如今测试仪器趋于模块平台化，复杂化，对于复杂功能的电子仪器仪表平台，没有运维系统将增大后期维护成本。
而在复杂度较高的平台化多板卡形式的网络测试仪器中，由于其板卡众多，测试端口过密，需要长时间稳定工作，没有可靠的运维管理系统很难满足该测试仪器的硬件管理需求的。现有的运维管理系统单独使用BMC芯片，BMC芯片带宽较低、传输速率较低，而若在测试仪器的多块测试板卡上使用高性能FPGA，则需要对其进行远程固件升级，只单独使用BMC芯片在进行远程固件升级更新时，需要消耗大量时间。鉴于此，我们提出了一种基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了一种基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统，包括集成在机框内的管理板卡、风扇模块、电源模块及若干扩展的测试板卡，所述管理板卡通过背板连接器分别与所述风扇模块、所述电源模块及所述测试板卡通信连接；
所述管理板卡内集成有交换模块和第一BMC+SoC模块；所述交换模块用于通过SGMII协议访问管理各所述测试板卡上的运维系统及下发各板卡硬件升级数据，完成平台与各所述测试板卡之间运维数据的传输，以增加多板卡运维的灵活性；所述第一BMC+SoC模块用于管理整个机箱的电源监控、风扇转速管理等；
所述测试板卡内集成有交换芯片、第二BMC+SoC模块和FPGA；所述第二BMC+SoC模块用于管理监控本板卡上所述FPGA的电源等运维信息，以及远程升级CPLD和所述FPAG的功能，以实现两层运维架构；所述FPGA用于负责本板卡的业务功能。
作为本技术方案的进一步改进，所述交换模块通过RJ45网口支持多平台运维统一化管理，用于提升运维的效率。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一BMC+SoC模块由第一BMC芯片和第一SoC芯片组成。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一BMC芯片外围连接主要为BMC自身最小系统电路，包括但不限于DDR4和BIOS，所述第一BMC芯片外挂1颗eMMC芯片用于存储升级文件。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一BMC芯片与所述第一SoC芯片之间有调试使用的UART串口，以及数据传输使用的I1C接口；所述交换模块的两路RGMII分别连接所述第一BMC芯片与所述第一SoC芯片，用于实现高速数据传输。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一SoC芯片内自带片上系统，可以用于各种接口协议的驱动，方便不同协议之间传输数据，如利用CAN总线控制整个机箱的风扇风压；利用所述第一SoC芯片可以扩展所述第一BMC芯片管脚以进行扇出处理，实现与多个测试板卡之间的通信；利用第一SoC芯片中可编程逻辑部分，也可完成其他功能实现，例如时钟同步管理、触发管理等，可降低硬件电路设计的难度。
作为本技术方案的进一步改进，所述第二BMC+SoC模块由第二BMC芯片和第二SoC芯片组成。
作为本技术方案的进一步改进，所述交换芯片用于将管理板卡传来的SGMII转化为RGMII，所述交换芯片的两路RGMII分别连接到所述第二BMC芯片与所述第二SoC芯片上，实现管理板卡与测试板卡之间的通信与数据传输；所述第二BMC芯片与所述第二SoC芯片之间设有调试使用的UART串口，以及数据传输使用的I2C接口。
作为本技术方案的进一步改进，所述第二SoC芯片与所述第一SoC芯片通过CAN、UART、I2C串口连接，实现低速控制信号的传输与交互。
作为本技术方案的进一步改进，所述第二SoC芯片与本板负责业务功能的所述FPGA通过LBUS、QSPI接口连接，实现对所述FPGA的控制与升级，以实现板卡电源、温度监控、FPGA上电时序控制、以及FPGA固件的快速升级。
本发明的目的之二在于，提供了一种基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统的运行装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述的基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统。
本发明的目的之三在于，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.该基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统中，在复杂的电子仪器仪表平台上，单独构建了硬件运维管理系统，首次引入与测试功能系统独立的运维系统，节省了功能测试系统带宽，增加了平台硬件的可靠性；
2.该基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统中，针对网络测试仪特有的复杂性和BMC带宽小、总线种类少等特点，提出了一种基于平台主控板BMC+SoC+以太网交换模块的多层级的硬件运维管理系统框架设计，实现了多层分级管理，对现有的复杂网络测试仪的维护运行提供方便性，以适用于复杂功能系统模块的硬件运维管理，增加了运维的灵活性与延展性；
3.该基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统中，针对BMC带宽小、数据传输速率慢、无法快速完成多块测试板卡上高性能FPGA等硬件固件远程升级的问题，在本运维装置基础上，利用SoC芯片增加了各系统模块固件升级功能，实现了FPGA的远程固件更新，大大缩短了固件升级时间；
4.该基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统中，利用网络交换模块，可以实现多平台多板卡网络协议测试仪级联，实现平台与测试板卡之间运维数据高速传输，运维管理系统可统一管理多台网络测试仪，从而大大降低运维成本。
附图说明
图1为本发明中常用BMC系统的原理结构示意框图；
图2为本发明中网络测试仪平台的整体装置结构框图；
图3为本发明中管理板卡与测试板卡的整体连接结构模块框图；
图4为本发明中整体运维管理系统的具体结构模块框图；
图5为本发明中示例性的电子计算机程序装置结构示意图。
图中各个标号意义为：
1、管理板卡；11、交换模块；12、第一BMC+SoC模块；121、第一BMC芯片；122、第一SoC芯片；
2、风扇模块；
3、电源模块；
4、测试板卡；41、交换芯片；42、第二BMC+SoC模块；421、第二BMC芯片；422、第二SoC芯片；43、FPGA；
5、背板连接器。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-图5所示，本实施例提供了一种基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统，包括集成在机框内的管理板卡1、风扇模块2、电源模块3及若干扩展的测试板卡4，管理板卡1通过背板连接器5分别与风扇模块2、电源模块3及测试板卡4通信连接；
管理板卡1内集成有交换模块11和第一BMC+SoC模块12；交换模块11用于通过SGMII协议访问管理各测试板卡4上的运维系统及下发各板卡硬件升级数据，完成平台与各测试板卡4之间运维数据的传输，以增加多板卡运维的灵活性；第一BMC+SoC模块12用于管理整个机箱的电源监控、风扇转速管理等；
测试板卡4内集成有交换芯片41、第二BMC+SoC模块42和FPGA43；第二BMC+SoC模块42用于管理监控本板卡上FPGA43的电源等运维信息，以及远程升级CPLD和FPAG43的功能；FPGA43用于负责本板卡的业务功能。
本实施例中，网络测试仪需要支持多网络端口长时间测试，则使用高性能稳定的多测试板卡的网络测试平台才能满足需求。
从而，管理板卡1与测试板卡4上各配置一套BMC+SoC模块；其中，平台的管理板卡1内设置的BMC+SoC+网络交换的运维系统架构，可以满足网络测试仪平台的稳定性以及硬件固件加固的高效；其中，测试板卡4内独立集成的一套BMC+SoC模块，分别各自管理监控本板卡上FPGA43的电源等运维信息，以实现两层运维架构。
本实施例中，交换模块11通过RJ45网口支持多平台运维统一化管理，用于提升运维的效率。
本实施例中，第一BMC+SoC模块12由第一BMC芯片121和第一SoC芯片122组成。
进一步地，第一BMC芯片121外围连接主要为BMC自身最小系统电路，包括但不限于DDR4和BIOS，第一BMC芯片121外挂1颗eMMC芯片用于存储升级文件。
进一步地，第一BMC芯片121与第一SoC芯片122之间有调试使用的UART串口，以及数据传输使用的I1C接口；交换模块11的两路RGMII分别连接第一BMC芯片121与第一SoC芯片122，用于实现高速数据传输。
具体地，第一SoC芯片122内自带片上系统，可以用于各种接口协议的驱动，方便不同协议之间传输数据，如利用CAN总线控制整个机箱的风扇风压；
同时，利用第一SoC芯片122可以扩展第一BMC芯片121管脚以进行扇出处理，实现与多个测试板卡4之间的通信；
此外，利用第一SoC芯片122中可编程逻辑部分，也可完成其他功能实现，例如时钟同步管理、触发管理等，可降低硬件电路设计的难度。
本实施例中，第二BMC+SoC模块42由第二BMC芯片421和第二SoC芯片422组成。
进一步地，交换芯片41用于将管理板卡1传来的SGMII转化为RGMII，交换芯片41的两路RGMII分别连接到第二BMC芯片421与第二SoC芯片422上，实现管理板卡1与测试板卡4之间的通信与数据传输。
具体地，第二BMC芯片421与第二SoC芯片422之间设有调试使用的UART串口，以及数据传输使用的I2C接口。
进一步地，第二SoC芯片422与第一SoC芯片122通过CAN、UART、I2C串口连接，实现低速控制信号的传输与交互。
进一步地，第二SoC芯片422与本板负责业务功能的FPGA43通过LBUS、QSPI接口连接，实现对FPGA43的控制与升级，以实现板卡电源、温度监控、FPGA43上电时序控制、以及FPGA43固件的快速升级。
此外，通过上述系统架构，则可实现集成在模块化多板卡网络测试仪上的硬件运维管理系统；该系统完成对整个网络测平台的硬件状态管理，使用多层系统设计，在每个板卡之上集成基板管理控制器(BMC)加片上系统(SOC)模块，通过网络交换模块完成平台与板卡之间的运维信息交互，增加了运维系统的可扩展性；同时，利用测试平台的对外网络接口，通过机框上的网络交换模块，可以实现多平台级联，完成多平台之间运维信息统一管理。
其中，因基板BMC芯片端口种类较少，带宽不够，而通过构建BMC与SoC芯片相连的方式，可扩展BMC接口种类和数量，且SoC芯片自带网口和多种串口，方便多种协议的数据传输。
进而，网络测试仪的测试板卡4通过使用高性能FPGA43，使用该运维管理系统可大大缩减远程固件升级时间，从而增加硬件运维管理的扩展性和方便性。
如图5所示，本实施例还提供了一种基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统的运行装置，该装置包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。
处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与存储器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统。
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
此外，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统。
可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面基于BMC+SoC+网络交换模块的硬件运维管理系统。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种硬件运维管理系统，其特征在于：包括集成在机框内的管理板卡(1)、风扇模块(2)、电源模块(3)及若干扩展的测试板卡(4)，所述管理板卡(1)通过背板连接器(5)分别与所述风扇模块(2)、所述电源模块(3)及所述测试板卡(4)通信连接；
所述管理板卡(1)内集成有交换模块(11)和第一BMC+SoC模块(12)；所述交换模块(11)用于通过SGMII协议访问各所述测试板卡(4)上的运维系统及下发各板卡硬件升级数据，完成平台与各所述测试板卡(4)之间运维数据的传输；所述第一BMC+SoC模块(12)用于管理整个机箱的电源监控、风扇转速管理；
所述测试板卡(4)内集成有交换芯片(41)、第二BMC+SoC模块(42)和FPGA(43)；所述第二BMC+SoC模块(42)用于管理监控本板卡上所述FPGA(43)的电源运维信息，以及远程升级CPLD和所述FPGA(43)的功能；所述FPGA(43)用于负责本板卡的业务功能；
所述第一BMC+SoC模块(12)由第一BMC芯片(121)和第一SoC芯片(122)组成；
所述第一BMC芯片(121)外围连接为BMC自身最小系统电路，包括DDR4和BIOS，所述第一BMC芯片(121)外挂1颗eMMC芯片用于存储升级文件；
所述第一BMC芯片(121)与所述第一SoC芯片(122)之间有调试使用的UART串口，以及数据传输使用的I1C接口；所述交换模块(11)的两路RGMII分别连接所述第一BMC芯片(121)与所述第一SoC芯片(122)，用于实现高速数据传输；
所述第一SoC芯片(122)内自带片上系统，用于各种接口协议的驱动，方便不同协议之间传输数据，利用CAN总线控制整个机箱的风扇风压；利用所述第一SoC芯片(122)扩展所述第一BMC芯片(121)管脚以进行扇出处理，实现与多个测试板卡(4)之间的通信；利用第一SoC芯片(122)中可编程逻辑部分，完成其他功能实现，时钟同步管理、触发管理。
2.根据权利要求1所述的硬件运维管理系统，其特征在于：所述交换模块(11)通过RJ45网口支持多平台运维统一化管理，用于提升运维的效率。
3.根据权利要求1所述的硬件运维管理系统，其特征在于：所述第二BMC+SoC模块(42)由第二BMC芯片(421)和第二SoC芯片(422)组成。
4.根据权利要求3所述的硬件运维管理系统，其特征在于：所述交换芯片(41)用于将管理板卡(1)传来的SGMII转化为RGMII，所述交换芯片(41)的两路RGMII分别连接到所述第二BMC芯片(421)与所述第二SoC芯片(422)上，实现管理板卡(1)与测试板卡(4)之间的通信与数据传输；所述第二BMC芯片(421)与所述第二SoC芯片(422)之间设有调试使用的UART串口，以及数据传输使用的I2C接口。
5.根据权利要求3所述的硬件运维管理系统，其特征在于：所述第二SoC芯片(422)与所述第一SoC芯片(122)通过CAN、UART、I2C串口连接，实现低速控制信号的传输与交互。
6.根据权利要求3所述的硬件运维管理系统，其特征在于：所述第二SoC芯片(422)与本板负责业务功能的所述FPGA(43)通过LBUS、QSPI接口连接，实现对所述FPGA(43)的控制与升级，以实现板卡电源、温度监控、FPGA(43)上电时序控制、以及FPGA(43)固件的快速升级。
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| CN115442207A (zh) | 2022-12-06 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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