CN1892586B - 集中式可热插拔的视频控制器与改向逻辑单元 - Google Patents

Abstract

一种分布式刀片计算机系统(28)和用以操作分布式刀片计算机系统(28)的方法。更具体地说，具有一个或多个配置成作为独立计算机工作的刀片(30)的计算机系统(28)连接到包含一个或多个视频模块(34)的基础结构(32)上。当远程用户想利用刀片(30)实现视频功能时，基础结构(32)中的管理子系统(46)分配一个视频模块(34)并将该视频模块(34)连接到被请求的刀片(30)上，以使得刀片(30)能实现视频模块(34)的视频功能。

Description

集中式可热插拔的视频控制器与改向逻辑单元

技术领域

本发明涉及集中式可热插拔的视频和键盘/视频/鼠标。

背景技术

这一部分要为读者介绍技术的各个方面，技术的各个方面可能与将要在下面描述和/或要求权利的本发明的各个方面相关。相信本讨论能有助于为读者提供背景信息，使其更好地理解本发明的各个方面。因此，应理解，应该根据现有技术来阅读以上所述的内容，而不是作为对现有技术的认同。

可通过互连基础结构进行连接的多重主计算机系统在当今的计算机工业中正在发挥越来越大的作用。与包括一个或多个在单一操作系统控制下起作用的处理器的更传统计算机系统不同，多重主分布式计算机系统通常包括一个或多个计算机处理器，每个处理器在一个独立的操作系统的控制下运行。每个单独运行的计算机系统可通过基础结构、如以太网交换机连接到网络中其他单独运行的计算机系统上。

多重主计算机系统的一个例子是“分布式刀片计算机系统”。刀片服务器结构通常包括处理器卡的极其密集的集合，这些处理器卡被称为“刀片”，并连接到公共电源上。一般将这些刀片作为底板安装在机架上，该机架包括电源和配置用来提供对刀片的远程访问的互连结构。与单个操作系统管理统一执行系统中的多个处理器的传统多处理器系统不同，刀片服务器系统一般是独立计算机系统的集合，与传统的独立配置的计算机系统相比，它具有如耗电较少和资源共享等优点。

通常，刀片包含一个处理器和一个存储器。此外，传统的刀片通常包含足够的部件，使得每个刀片包含有处理器、存储器、视频芯片等器件的完整计算机系统，并连接到用于接收能量并进行以太网连接的公共底板。由于计算机资源变得更为密集，因而使每个计算机资源最优化，使得它能有效地利用所分配的空间和能量便变得十分重要。由于每个刀片通常配置为包含如视频控制器、键盘/视频/鼠标(KVM)改向逻辑单元和管理处理器的“独立”服务器来工作，从而每个刀片可连接到视频监控器上，以提供独立的计算机资源。然而，在现代数据中心中，各系统通常被部署成“熄灯”配置，使得它们没有与视频监控器相连。尽管如此，不利之处在于，每个单独的刀片承担了在每个刀片上提供视频控制器和相关的改向子系统所需的额外成本、能量和空间。

发明内容

一种系统(28)，包括：多个刀片(30)；以及连接到多个刀片(30)中的每一个的基础结构(32)，该基础结构包括：至少一个视频模块(34)；以及配置为选择性地将至少一个视频模块(34)连接到多个刀片(30)中的任何一个的第一交换机(40)。

附图说明

通过阅读以下详细描述并参考附图，可以更清楚地理解本发明的优点。

图1是传统的刀片系统的方框图；

图2是本发明的刀片系统的方框图；以及

图3是流程图，说明图2中示出的刀片系统的示范性实现方式。

具体实施方式

以下将说明一个或多个具体实施例。在致力于简要说明这些实施例的过程中，在本说明中没有描述实际实现的所有特征。应理解，在开发任何这种实际实现时，与在任何工程或设计项目中一样，必须作出许多与具体实现相关的决策以实现开发者的具体目标，例如遵循与系统和业务相关的各种约束，这些约束在各个实现中可能各不相同。而且，应理解，这样的开发努力可能是复杂并耗时的，但对于那些从本公开受益的本领域技术人员来说，这可能仅是一种常规的设计、制造和生产任务。

现在转至附图并参看图1，其中示出了通常用参考数字10指示的传统刀片系统。系统10包括多个刀片12。每个刀片12一般包含设在单个插卡上的独立计算机系统。因此，每个刀片12包含一个或多个处理器(未示出)、存储器芯片(未示出)和一个或多个芯片组(未示出)，它们用来协调刀片12的联网功能。此外，每个刀片12包含视频图形子系统14，该系统用来能够在刀片12上进行视频控制和处理。每个视频图形子系统14可以包含视频控制器16、键盘/视频/鼠标(KVM)改向逻辑单元18和管理处理器20。通常，每个刀片12上的管理处理器20用来协调对刀片12的访问。本领域技术人员当理解，视频控制器16和KVM改向逻辑单元18提供了一种远程创建虚拟监控器的机制，以便为刀片计算机12提供独立的功能。

更具体地说，在服务器刀片12上运行的应用程序通过操作系统驱动程序将绘制命令传送给视频控制器16，以提供要传达给用户的信息。视频控制器16将这些命令送至附着于视频控制器16的帧缓冲器(未示出)中。此外，视频控制器16扫描该帧缓冲器，并将内容呈现在可能连接到系统10以便为终端用户提供图像的外部显示装置(未示出)上。KVM逻辑单元18捕获用于外部显示装置的视频输出波形。然后，该数据被捕获、压缩、编码并且可选地进行加密。一般通过KVM改向逻辑单元18将得到的数据流置于与传输介质一致的数据包(例如，以太网交换机的以太网数据包)内。这些数据包由管理处理器20最后定下来，且该管理处理器将信息传送至远程管理控制台(将在下面作进一步讨论)，之后，该远程管理控制台对数据进行解密、解码、解压缩并将图像传送至其显示器。

每个刀片12连接到基础结构22，如机架安装系统的底板。基础结构22通常向系统10中的每个刀片12提供电能和网络连接。为了提供网络连接，例如，基础结构22可以包括以太网交换机24。或者，也可以采用其他连网和交换机机制，如InfiniBand或其他分布式互连协议。

系统10也包含一些远程管理控制台(RMC)26，这些控制台用来通过基础结构22访问系统10中的任一刀片12。如上所述，每个刀片12上的管理处理器20用来协调任一RMC26对刀片12进行访问，而视频控制器16和KVM改向逻辑单元18则提供了一种用以远程创建虚拟监控器的机制。为了访问刀片12上的图形性能，RMC26访问特定刀片12上的视频子系统14。然而，由于各刀片12均不包含系统监控器，因而仅在RMC26访问图形性能时，视频和改向逻辑单元(即视频控制器16和KVM18)才用来显示图像。在其他情况下，当视频控制器16运行时，刀片12上的KVM改向逻辑单元18仍然保持空闲。换言之，尽管每个刀片12被配置成包含一个视频图形子系统14，但在许多应用和情况下，该视频图形子系统14并不用于显示可视图像。当会理解，未使用的系统部件对系统性能产生了不利影响，浪费了系统中宝贵的实体资源并导致了不必要的成本。如下面进一步描述的，当前描述的示范性实施例通过将视频图形性能从刀片中剥离，从而将显示技术与计算机技术分离并使系统10的功能能够更为优化来克服这些缺点。

现在转至图2，其中示出了本发明实施例的经优化的系统28。系统28包含若干服务器刀片30。与系统10(图1)的刀片12不同，刀片30不包含视频图形硬件。每个刀片30通过互连总线33如外设部件互连(PCI)总线、外设部件互连快速(PCI-E)总线或任何兼容互连协议的总线连接到基础结构32上。基础结构32包括一个或多个视频模块34。每个视频模块34包含视频控制器36和KVM改向逻辑单元38。可以基于预计的、同时对系统28内的刀片30进行管理性维护的用户数来选择视频模块34的数目，因为这些功能部件一般可实现视频图形性能。因此，如果实现刀片30的某些代理将从不需要使用刀片的视频功能，则没必要为该特定代理配备相应的视频模块34。

每个刀片30通过集中式交换机40连接到每个视频模块34。或者，只有某些刀片30才配置成使用视频资源，因此，仅有这些刀片30通过交换机40电气连接到视频模块34。交换机40可以是通常所知的交换机的改进版本，如PCI快速交换机。交换机40通过各自的互连总线33与每个刀片30连接，并通过各自的视频总线43与每个视频模块34连接。通过交换机40传输的事务一般包括指示目标互连号和装置的信息，该信息使得交换机40能确定事务路由。如果互连总线33是PCI-E总线，则交换机40可包括PCI-E交换机。通常，PCI-E交换机用来将一个或多个PCI-E外围设备桥接至计算机系统。根据本技术的实施例，交换机40用来将一个或多个外围设备桥接至一个或多个计算机系统(刀片30)。对于实施能在一个或多个外围设备与一个或多个刀片30之间路由选择的交换机40的系统而言，每个周期包括源和目标地址、命令和数据，此外，它还包括主机标识符，以允许外围设备将数据返回到合适的主机(刀片30)。根据本示范性实施例，管理子系统46通过管理总线41对交换机40进行配置。在一个实施例中，管理总线41可以是如I²C或JTAG之类的简单的“带外”管理总线。或者，管理总线41可以通过另一个PCI-E链路以“带内”方式运行。管理子系统46最好重新配置交换机40内的路由表和配置信息，以允许视频模块34加入到合适的主机系统30。管理子系统46也可以指示交换机40向主机系统(刀片30)引发符合PCI-E规范的“热插拔”事件。对于主刀片30来说，这便如PCI-E视频适配卡插入到刀片30上的可热插拔槽中一样。

根据另一个示范性实施例，交换机40可包括简单的纵横交换机，如基于场效应晶体管(FET)的纵横交换机。根据此实施例，交换机40可以包括配置为提供来自任何主机互连总线33和任何视频总线43的连接的多个FET型交换机。管理子系统46使用管理总线41来配置交换机40。在此实施例中，管理总线41可以是如I²C或JTAG之类的简单的“带外”管理总线，或可包括多个与各种可能的排列对应的“使能”信号。管理子系统46断言正确的“使能”信号(直接或间接的通过交换机40中的寄存器)，使得FET能进行选定的刀片30和选定的视频模块34之间的实际电气连接。与之前的实施例一样，对于主刀片30而言，这如同PCI-E视频适配卡被插入到刀片30上的可热插拔槽中一样。

根据本发明的实施例，系统28配置成使得任何一个刀片30可连接到任何一个视频模块34上。因此，如果用户请求刀片30具有视频功能，则配置系统28，使得视频模块34被选中，并通过交换机40连接到所请求的刀片上，如以下所进一步描述。此外，每个刀片最好是可热插拔的，使得在系统28通电时刀片30可以连接到系统28，且使得任何数量的刀片30可以加入到或移除出系统28。类似地，系统28可以配置成使得附加的视频模块34也可以增加到或热插到系统28中。

如前所述，系统28包括一些远程管理控制台(RMC)42，这些控制台通过如以太网交换机44之类的交换机连接到系统28上。或者，可以采用不同于以太网交换机40的其他类型的互连。例如，可以采用如Infiband、Fibrechannel或以太网之类的分布式互连。当会理解，这些分布式互连通常不使用连接多个互连或网络的网桥，而使用如路由器之类的装置，这些路由器跨越由连接的互连组成的网络来路由事务。通常，这样的分布式互连不作为单一的互连层次，而是作为多重连接系统。此外，基础结构32包括管理子系统46，该子系统用来处理请求并在刀片30、视频模块34以及RMC42之间管理控制。如果RMC42处的用户想管理特定的刀片30，则该用户可通过管理子系统46来对刀片30进行访问，以下将对此进一步描述。

图3是说明一种示范性技术的流程图，该示范性技术用于实现图2中说明的刀片系统28的视频模块34。该流程图说明一个示范性会话期，在该会话期中，RMC42访问刀片30和视频子系统34，之后刀片30和视频子系统34返回到其初始状态，以被其他RMC42访问。首先，用户(通过RMC42)请求特定的刀片30，如方框48所示。RMC42最好通过以太网交换机44与管理子系统46建立连接。RMC42上的用户可以使用网络浏览器与管理系统46建立连接。在一个示范性实施例中，管理系统46创建了超文本标记语言(HTML)页面，该页面包含到达由基础结构32管理的每个刀片30的链接。当会理解，该列表可以不是HTML，也可以不采用网页形式。例如，在RMC42上运行的软件可能通过机对机界面、如可扩展标记语言(XML)来请求关于哪些服务器可用的信息。

如果RMC42上的用户请求与任何一个刀片30进行远程控制台会话(或者通过管理子系统46提供的网页提供的HTML链接，或者通过XML命令，或者通过其他控制机制)，则负责管理视频资源池34的管理子系统46查询是否有可用的视频模块或资源34，如方框49所示。如果没有，则管理子系统46构建一个错误响应传送至RMC42，如方框50所示。该错误消息可采用指示所要求的资源不可用的网页的形式。例如，该消息可进一步建议用户稍后再试，或者当资源变得可用时通知用户。

如果视频资源可用，则管理子系统46分配视频模块34，并安排纵横交换机40将视频模块34连接到用户想要管理的刀片30上，如方框51所示。刀片30用来通过热插拔装置并在接口总线规范内识别新视频子系统。从而，在刀片30上运行的即插即用操作系统识别“热插拔”事件，加载合适的视频驱动程序并配置视频模块34以开始显示来自该操作系统的受控视频，如方框52所示。“Plug and Play(即插即用)”是用于计算机领域的术语，它用来描述计算机在加入新装置、通常是外围设备时不需要重新配置和重启动的能力。有许多术语或其变体用来描述与此类似的能力，其中包括PnP和hotswapping(热交换)。术语“即插即用”通常与Microsoft有关，Microsoft在关于它们的Windows95产品时开始使用术语“即插即用”。当会理解，本技术可用于任何这些类型的系统中。

一旦经过配置，管理子系统46便启动在指定视频模块34中的KVM改向逻辑单元38，使得RMC42能与被管理的刀片30交互动作，如方框54所示。管理子系统46然后为RMC42提供JAVA小应用程序或ActiveX控制来处理KVM数据。KVM模块38获取数据后，便将该数据转发到在RMC42上运行的JAVA小应用程序或ActiveX控制来用于显示。管理子系统46能处理多个数据流，并可将该信息直接发送至RMC42。管理子系统46也可以放置从KVM38检索到的数据，将其临时存储到设于管理子系统46的存储器(未示出)中。当数据包备妥而要发送(数据包满或数据包超时)时，则管理子系统46可将该数据包最后定下来，并将合适的报头加入数据包中，以确保它能到达预期的RMC42。

当不再需要管理会话时，管理子系统46向合适的服务器(刀片30)发出“热拔”事件信息信号，如方框56所示。所述操作系统通过停止未完成的视频绘制动作(O/S驱动程序)、卸载视频驱动程序来对此信号作出响应，如方框58所示。一般，向主刀片30发送一个断开连接请求，以让软件停止该装置的运行来通知主刀片30上运行的操作系统该装置即将被断电。根据一个实施例，管理子系统46可断言合适的信号来产生这样的给刀片30的请求。在本实施例中，管理子系统处理器46采集与总线接口规范一致的信号，以得知OS何时停止了所述装置。通常，热插拔控制器包含一个当可以安全移除所述装置时被断言的信号(与热移除请求不同)。通常，该信号通过线路发送到LED，以便以可视指示的形式告知用户可以将插卡移除。然而，可以由管理子系统处理器46监控该信号，以提供断开连接的自动手段。之后，管理子系统46可将所述装置与刀片断开，并将其返回到“池”中供其他RMC42使用，如方框60所示。

以上所述的基本功能可以包括用于实施逻辑功能的可执行指令的有序列表。该有序列表可以在任何计算机可读介质中实施，由基于计算机的系统使用或由该系统相联系，所述基于计算机的系统能够检索并执行所述指令。在本申请的语境中，计算机可读介质可以是能包含、存储、传送、传播、发送或传输指令的任何装置。计算机可读介质可以是电子的、磁的、光学的、电磁的或红外线的系统、设备或装置。计算机可读介质的说明性(非穷举的)列表可包括具有一条或多条导线的电气(电子)连接、便携式计算机磁盘(磁的)、随机存取存储器(RAM)(磁的)、只读存取器(ROM)(磁的)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪存)(磁的)、光纤(光学的)、便携式光盘只读存储器(CDROM)(光学的)。甚至还可以使用在其上印制了指令的纸或另外合适的介质。例如，可以通过对纸或其他介质进行光学扫描来以电形式获取所述指令，之后编译、解释或在必要时以其他合适形式处理这些指令，然后存储在计算机存储器中。

其有利之处在于，系统28从计算资源(即刀片30)中去除了不必要的视频硬件，并允许基于特定客户的使用模型来动态地增减视频硬件。例如，如果需要同时管理许多刀片30，则可以将许多视频资源(即视频模块34)加到基础结构32上。如果需要同时管理较少的刀片30，则客户可以在基础结构32内填充较少的视频模块34。此外，可以根据顾客变化的需求来调整视频资源的数量。而且，对各刀片30有利的是，可占有有更少的部件，消耗更少的能量。

此外，由于多个刀片30共享KVM改向逻辑单元38，结构可以更为复杂，使它能够对视频控制器36的全部功能进行改向。而且，当视频图形要求发生变化时，可独立于刀片30对视频模块34进行升级。例如，正在出现的安全标准可能要求视频模块34升级到足以支持“安全视频(secure video)”。例如，对于将来的操作系统而言，让它包括在主机和视频模块之间建立安全连接的能力，使得其他总线代理或软件组件不能窥探或查看可能显示的敏感数据，这将是十分有利的。其有利之处还在于，可以在不需要更换现有刀片30的情况下向客户提供这种升级。

尽管本发明的实施例描述了一种用于简化刀片30的配置并将视频模块34资源汇集成池的系统和技术，应理解，也可根据备选实施例将其他资源汇集成池，以供任何一个RMC42选择和使用。例如，也可以在一个池中提供一个或多个外围设备如软驱、磁带机或光驱并在RMC42需要时将其分配给特定的刀片30。

尽管可以对本发明进行各种修改并为之采取备选形式，但仅在附图中通过实例示出了具体实施例，并在本说明中对其作了详细描述。然而，应知，本发明并不限于公开的特定形式。相反地，本发明涵盖所附权利要求书规定的本发明实质内容和范围内的所有修改、等同物和备选方案。

Claims (8)

1.一种刀片系统(28)，包括：

多个刀片(30)；以及

连接到所述多个刀片(30)中的每一个的基础结构(32)，所述基础结构包括：

多个视频模块(34)；以及

配置成有选择地将所述多个视频模块(34)连接到所述多个刀片(30)中的任何一个的第一交换机(40)。

2.如权利要求1所述的系统(28)，其中：所述基础结构(32)包括连接到所述交换机(40)的管理子系统(46)和所述多个视频模块(34)，且所述基础结构配置成响应请求来控制第一交换机(40)有选择地将所述多个视频模块(34)连接到所述多个刀片(30)中的任何一个。

3.如权利要求1所述的系统(28)，包括至少一个远程管理控制台(42)，所述控制台连接到所述基础结构(32)并配置成通过所述基础结构(32)访问所述多个刀片(30)。

4.如权利要求3所述的系统(28)，其中：所述基础结构(32)包括第二交换机(44)和管理子系统(46)，其中第二交换机(44)连接在所述至少一个远程管理控制台(42)和所述管理子系统(46)之间。

5.如权利要求4所述的系统(28)，其中：所述第二交换机(44)包括以太网交换机。

6.如权利要求1所述的系统(28)，其中：所述多个视频模块(34)包括视频控制器(36)。

7.如权利要求1所述的系统(28)，其中：所述多个视频模块(34)包括键盘视频鼠标(KVM)改向逻辑单元(38)。

8.如权利要求1所述的系统(28)，其中：第一交换机(40)包括外围部件互连快速(PCI-E)交换机。

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