一种计算机刀片服务器用刀片管理卡
技术领域
本实用新型涉及一种计算机刀片服务器用刀片管理卡,英文简称DMC,具体是通过管理卡和管理模块相互协调工作实现计算刀片的管理。
背景技术
现今的刀片服务器系统为一种高密度系统,通常可容纳好几片刀片服务器,而且每片刀片服务器管理都是在每台刀片服务器上设有远程管理卡,但是在任何终端实现的管理均是模拟电源开关等模拟信号,并且采用基于传统服务器管理的KVM方式,每台刀片的可维护性差得很多,管理卡在share media、visual media(即USB)和KVM切换上采用的是硬切换,管理卡不能独立实现各种功能,它的成本也比较高。
因此,需要设计一款管理卡DMC,能有效的实现USB和KVM的软切换、使DMC卡各功能独立实现且成本较低的管理卡,以解决现有管理卡不佳的问题。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种能有效的实现USB和KVM的软切换、使DMC卡各功能独立实现且成本较低的管理卡DMC。
为实现上述发明目的,本实用新型所提供的技术方案的基本构思如下:
本实用新型提供一种计算机刀片服务器用刀片管理卡,其特殊之处在于,包括KVM模块、主控模块BMC、SODIM接口,刀片管理卡上设有一EEROM和多只信号线,该些信号线包括:
在线检测位信号线DMC_PRES_BIT_N用以通过中板连接到管理模块上,让管理模块判断刀片管理卡是否在线;
BIOS仲裁线DMC_BIOS_ARBIT_N,用以连接主板,当主板的BIOS信息通过I2C总线存储到刀片管理卡的EEROM里,刀片管理卡通过BIOS仲裁线DMC_BIOS_ARBIT_N判断I2C是否忙,刀片管理卡是否作读取操作;
刀片地址线ADDR[0-3]用以连接中板,刀片管理卡将读取的刀片地址和对应的刀片序号通过RS232总线报告给管理模块,让管理模块识别每个计算刀片;
RS232总线的2条数据线RS232_MM_TXD、RS232_MM_RXD,用以连接管理模块,管理模块与刀片管理卡进行通讯,让管理模块实现对计算刀片的重启、开关机、状态信息监控;
RESET_CTR_N信号线,用以连接主板并对计算刀片进行复位操作;
POWER_CTR_N信号线,用以通过跳线将前面板的POWER_CTR_N信号和刀片管理卡短接;POWER_ENABLE_N信号线,用以连接管理模块,管理模块通过刀片管理卡执行计算刀片的开关机操作;
POWER_OK_N信号线,用以连接主板的POWER OK信号,显示主电源区上电是否成功;
2个管脚I2C_CLK、I2C_DATA,用以连接主板PCI的SMBus总线SMBUS_CLK,SMBUS_DATA,刀片管理卡通过SMBus总线读取计算刀片的硬件信息,并通过RS232_MM总线报告给管理模块;
SELECT_CTR_N信号线,用以连接主板上connector,并一直连接到前面板上的KVM按钮;
键盘信号线KEYBD_CLK、KEYBD_DATA和鼠标信号线MOUSE_CLK、MOUSE_DATA,用以连接主板,当按了前面板上的KVM按钮时,刀片管理卡通过上述信号线进行数据处理;
KVM管理发信号RS2323_KM_TXD,KVM管理收信号RS232_KM_RXD,用以连接中板上的管理模块并进行通信,数据经过刀片管理卡的处理后通过上述RS232总线与管理模块进行通信,管理模块进行KVM切换操作;
USB_PWR_EN信号线,用以连接前面板上的USB按钮即KVM按钮和管理模块,当按了前面板的USB按钮时,将USB切换请求信号传送给管理模块;
USB2.0总线USB_SM_P、USB_SM_N、USB_VM_P、USB_VM_N,用以连接10个刀片和2个管理模块,每个刀片的USB信号与中板连接,USB的切换通过中板上的开关芯片和管理模块的切换信号来完成USB切换选择。
所述刀片管理卡上的信号线还包括:
RS232总线的1条控制线DMC_DEGATE_N,用以连接管理模块,让管理模块强制性的从RS232总线中易除刀片;
DMC_RS232_RESET_N信号线,用以连接管理模块,使管理模块对刀片管理卡上的主控模块BMC进行复位操作;
PCI_RESET信号线,用以连接主板PCI总线上的PCI_RESET信号线,让刀片管理卡实时检测PCI_RESET信号线的状态,并通过RS232总线通知管理模块;
串口信号SERIAL_TX,SERIAL_RX,用以连接刀片主板的串口信号进行通讯。
所述RS232总线采用share bus总线结构。
所述硬件信息包括:CPU、Memory和IO电压的检测,CPU和系统温度的检测。
所述刀片管理卡的KVM模块采用一个AT89S52单片机以实现KVM的切换。
所述刀片管理卡的主控模块BMC采用ARM7单片机LPC2131以实现计算刀片的监控。
与现有的技术相比,本实用新型具有以下优点及有益效果:
1、刀片管理卡DMC只采用两片单片机和少量的外围通用芯片,其成本较低。
2、物理上采用SODIMM标准接口规范,兼容OPMI规范,支持在线升级,可以随时在线更新软件程序。
3、模块化设计,功能独立,独立实现各种功能和对外各种接口。
4、实现刀片系统的硬件信息检测,软件信息检测。
5、实现share media、visnal media(即USB)和KVM的软切换。
6、在刀片管理卡DMC上放置一EEPROM芯片,存储所有固化信息和日志信息,在系统出问题或者系统崩溃的时候,查看刀片管理卡上的日志就可以快速准确的诊断并修复系统,用户在管理界面上查看日志,而不是在某一刀片上插上显示器,鼠标和键盘去查看,让所有操作简单化、远程化。
7、远程实现KVM、share media、visual media的软切换,各种切换共用一个按键,通过不同的按键时间来区分是何种切换请求,这样在前面板空间要求非常严格的情况下,节约了硬件开销,更主要的是节约了空间。
8、切换机制上,采用了请求应答确认机制,保证了正确性。
本实用新型采用模块化设计、功能独立、快速实现KVM和USB软切换、实现远程开关机和复位操作、实现系统硬件信息检测、造价低廉;实用新型可广泛应用于具有10片刀片和2个管理模块的服务器系统中。
附图说明
图1:是本实用新型刀片管理卡DMC控制信号线示意图;
图2:是本实用新型刀片管理卡DMC部件示意图;
图3:是本实用新型刀片管理卡DMC的SODIM接口电路图;
图4:是本实用新型刀片管理卡DMC的KVM模块电路图;
图5:是本实用新型刀片管理卡DMC的主控模块BMC电路图;
图6:是本实用新型刀片地址的连线示意图;
图7:是本实用新型刀片服务器系统的RS232_MM总线的拓扑结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型作进一步说明。
参见图1至图7:
计算刀片的主要管理功能是通过刀片管理卡DMC和管理模块相互协调工作实现的,刀片管理卡DMC把监控的信息向管理模块汇报,管理模块根据整个刀片服务器系统的情况作出决定,然后命令刀片管理卡DMC对计算刀片作出相应的动作。刀片管理卡DMC位于每片计算刀片主板上,以200-pin SODIM的接口形式与计算刀片相连,10片刀片和2个管理模块连接至中板(中间面板),其中一个管理模块留以备用。DMC通过SMBUS总线、USB2.0总线依次与主板、管理模块相连,通过RS232总线与中板、管理模块相连。
本实用新型包括KVM模块、主控模块BMC、SODIM接口,刀片管理卡DMC上设有一EEROM,刀片管理卡DMC设有多只信号线,该些信号线包括:
在线检测位信号线DMC_PRES_BIT_N,此信号线在刀片管理卡DMC上拉低(100欧电阻接地),通过中板连接到管理模块上,并在管理模块上用+3.3V standby上拉高,DMC_PRES_BIT_N缺省为高电平,当DMC卡插入后,此信号线被刀片管理卡DMC拉低,从电平的高低上管理模块就可以判断刀片管理卡DMC是否在线。
BIOS仲裁线DMC_BIOS_ARBIT_N)在刀片管理卡DMC上设置一个EEPROM芯片,主板将需要的BIOS信息通过I2C总线存储到DMC的EEPROM里,当刀片管理卡DMC需要时,通过它的I2C从EEPROM里读取,主板通过此仲裁线与刀片管理卡DMC连接,当BIOS通过I2C正向EEPROM存储信息时用4.7K电阻3.3V拉低此仲裁线,以让刀片管理卡DMC知道I2C正忙,此时DMC卡不作读取操作。
刀片地址线ADDR[0-3],每个刀片槽位用4位地址来确定地址,地址线一端连接刀片管理卡DMC,一端按照计算刀片的地址分配表在中板上分别通过4.7K电阻用3.3V standby电源进行拉高或者通过100欧电阻接GND进行拉低,当插入刀片后,每个槽位地址线电平会被刀片的刀片管理卡DMC读取,刀片管理卡DMC再把刀片的地址和对应的刀片序号报告给管理刀片,于是管理模块就能识别此计算刀片了,这些地址是RS232总线用于识别每个计算刀片。
RS232总线的2条数据线RS232_MM_TXD、RS232_MM_RXD,计算刀片的刀片管理卡DMC和管理模块之间有一条RS232总线,RS232总线的接口信号包括3条信号线,通过RS232总线中的2条数据线RS232_MM_TXD、RS232_MM_RXD在管理模块和刀片管理卡DMC之间进行通讯,让管理模块实现对计算刀片的重启、开关机、状态信息的监控功能。
RESET_CTR_N信号线,用以连接主板,计算刀片的复位有两个途径,第一是通过前面板的RESET_CTR_N信号线复位;第二是通过DMC的RESET_CTR_N信号线复位,两种途径采用并行方式,互不干扰,各自完成各自功能。
POWER_CTR_N、POWER_ENABLE_N信号线,POWER_CTR_N通过跳线连接前面板,计算刀片的开关机有两种控制方式,第一种是跳线把前面板的POWER_CTR_N信号和刀片管理卡DMC的POWER_CTR_N信号,这种控制方式前面板没有开关机权限,刀片管理卡DMC直接控制开关机,当前面板想要开关机时,通过按键,可以给刀片管理卡DMC开关机请求,具体执行则由管理模块控制刀片管理卡DMC的POWER_ENABLE_N信号线执行开关机操作;第二种是把跳线短接前面板的POWER_CTR_N和主板的开关机接口,这样,同复位信号类似,前面板和刀片管理卡DMC都有开关机权限,彼此并行,功能独立。
POWER_OK_N信号线,用以连接主板的POWER OK信号,显示主电源区上电是否成功。
2个管脚I2C_CLK、I2C_DATA,用以连接主板PCI的SMBus总线SMBUS_CLK,SMBUS_DATA,刀片管理卡DMC通过SMBus总线读取计算刀片的硬件信息(包括CPU、Memory和IO电压的检测,CPU和系统温度的检测),并通过RS232_MM总线报告给管理模块。
SELECT_CTR_N信号线,用以连接主板上connector,并一直连接到前面板上的KVM按钮。
键盘信号线KEYBD_CLK、KEYBD_DATA和鼠标信号线MOUSE_CLK、MOUSE_DATA,用以连接主板,当按了前面板上的KVM按钮时(或者通过管理介面发出KVM切换信号时),刀片管理卡DMC通过上述信号线进行数据处理。
KVM管理发信号RS2323_KM_TXD,KVM管理收信号RS232_KM_RXD,用以连接中板上的管理模块并进行通信,数据经过DMC的处理后通过上述RS232总线与管理模块进行通信,管理模块进行KVM切换操作。有2种方式对计算刀片上的KVM按钮进行请求,一种是每个刀片前面板上KVM按钮,另一种为管理界面控制,KVM按钮和share media、virtual media(即USB)按钮共用一个,通过按键时间长短来区分是什么切换请求。当按某个刀片前面板上的KVM按钮时,计算刀片上的管理卡DMC检测到低信号,随后通过RS232总线向管理模块发出获取KVM资源的请求,如果KVM资源空闲的话,那么管理模块就会授权这个刀片KVM的使用权,控制这个刀片KVM与远程console的连接,就实现了KCM Over IP;如果KVM资源正被别的刀片使用时,管理模块不会允许切换,会在前面板上的KCM指示灯进行提示,并在远端的console上进行提示。10个刀片和2个管理模块采用sharebus方式共享RS232总线。另外在切换机制上,采用了请求应答确认机制,保证正确性,比如:先发送切换请求,刀片管理卡DMC收到后给收到请求的信号,然后再操作,切换完成后,发送任务完成信号,上层管理收到后再给予答复信号。在KVM切换上采用了软切换,而不是硬切换,过程是:当某一刀片管理卡DMC收到要切走其上的KVM,它会向刀片发送切换请求,主机上的守护进程收到后会软件卸载KVM切走,同时引入了超时机制,当守护进程长时间没有回应,就强行切换。
USB_PWR_EN信号线,用以连接前面板上的USB按钮(即KVM按钮)和管理模块,当按了前面板的USB按钮时(或者通过管理介面发出USB切换信号时),将USB切换请求信号传送给管理模块。
USB2.0总线USB_SM_P、USB_SM_N、USB_VM_P、USB_VM_N)用以连接10个刀片和2个管理模块,每个刀片的USB信号与中板连接,USB的切换通过中板上的开关芯片和管理模块的切换信号来完成USB切换选择,如USB资源正被使用,管理模块不会允许切换,在前面板上的USB(即KVM)指示灯进行提示。采用USB2.0总线USB_SM_P、USB_SM_N连接10个刀片和2个管理模块,实现share media功能。每个刀片的USB信号引入中板,通过中板上的开关芯片和来自管理模块的切换控制信号完成选择功能。刀片管理卡DMC不参与切换,它只是接受切换请求,并把请求以及USB_EN的状态传送给管理模块,有管理模块判断并执行切换。这一点与现有的由刀片管理卡DMC控制模拟开关不同。每个计算刀片请求USB总线使用权的方式有2种:一种前面板上Select按钮,另一种为管理界面控制,KVM按钮和share media、virtual media(即USB)按钮共用一个,通过按键时间长短来区分是什么切换请求。当按某个刀片前面板上的share media按钮时,计算刀片上的刀片管理卡DMC检测到低信号,随后向管理模块发出获取share media资源的请求,如果资源空闲的话,那么管理模块就会授权这个刀片share media资源的使用权,实现share media功能;如果申请的资源正被别的刀片使用,管理模块不会允许切换,会利用前面板上的share media LED指示灯进行提示,并在远端的管理界面上进行提示。其切换机制上,采用了请求应答确认机制和软切换,与KVM切换机制类似。Virtual media是把在管理模块的百兆管理网口上或者远程internet上挂接的CD或其他资源模拟成某个计算刀片的本地资源进行使用。为实现此功能,利用一套USB2.0总线USB_VM_P、USB_VM_N连接10个刀片和2个管理模块,其切换功能和切换机制与KVM和share media类似。
所述刀片管理卡DMC上的信号线还包括:
RS232总线的1条控制线DMC_DEGATE_N,用以连接管理模块,计算刀片和管理模块的槽位地址就是管理模块RS232总线中识别身份的代码,是唯一的。管总线需要冲突检测和仲裁机制,所以利用控制线DMC_DEGATE_N让管理模块强制性的从RS232总线中剔除刀片,DMC_DEGATE_N在中板上通过4.7L的电阻用5V拉高,或者计算刀片用4.7K的电阻5V拉高。
DMC_RS232_RESET_N信号线,用以连接管理模块和刀片管理卡DMC的主控模块BMC复位管脚上,使管理模块对刀片管理卡DMC上的主控模块(BMC进行复位操作,在中板上通过4.7K的电阻用5V拉高,为了保证主控模块BMC能够复位,还需要在刀片管理卡DMC上对主控模块BMC设置手动复位按钮。
PCI_RESET信号线,用以连接主板PCI总线上的PCI_RESET信号线,让刀片管理卡DMC实时检测PCI_RESET信号线的状态,并通过RS232总线通知管理模块。
串口信号SERIAL_TX、SERIAL_RX,用以连接刀片主板的串口信号进行通讯。
所述刀片管理卡DMC的KVM模块采用一个AT89S52单片机以实现KVM的切换,DMC卡的主控模块BMC采用ARM7单片机LPC2131以实现计算刀片的监控。
刀片管理卡DMC用来监视、管理和控制计算刀片,它与计算刀片的连接方式为在笔记本上DDR1内存条所用的200-pin SODIM连接器。刀片管理卡DMC的SMBUS总线与计算刀片主板的各个元器件I2C总线相连,主板I2C总线至少能够采集到CPU、Memory、主要IO电压和温度信息。DMC卡的功率约为2W。至于刀片管理卡DMC每个信号引脚的顺序不作特别要求,可参见OPMA规范。
名词索引
1、计算刀片,又称CPU刀片,是刀片服务器的主体,对传统机群而言相当于单个机架服务器。
2、管理模块,缩写是MM,又称管理刀片,负责系统管理部分工作。
3、DMC,曙光刀片管理卡的英文缩写,以SO-DIM形式接口,插在计算刀片上进行计算刀片的管理工作。
4、SM,Share Media的英文缩写,指共享USB的光存储或者磁盘存储介质。
5、VM,Virtual Media的英文缩写,指远程主机的存储设备虚拟成本地主机的USB设备。
6、KVM,键盘鼠标显示器的英文缩写,指视频和键盘鼠标的切换设备。
7、IP KVM,远程KVM的统称,又称KVM Over IP。
参考本实用新型刀片管理卡DMC与计算刀片接口信号定义表:
信号名称 |
描述 |
ADDR0 |
插槽地址0位 |
ADDR1 |
插槽地址1位 |
ADDR2 |
插槽地址2位 |
ADDR3 |
插槽地址3位 |
RS232_MM_TXD |
与管理模块通信的RS232发信号 |
RS232_MM_RXD |
与管理模块通信的RS232收信号 |
RS232_KM_TXD |
KVM管理发信号 |
RS232_KM_RXD |
KVM管理收信号 |
KEYBD_CLK | 计算刀片键盘和鼠标的PS2信号 |
KEYBD_DATA |
MOUSE_CLK |
MOUSE_DATA |
SMBUS_CLK |
与计算刀片主板的各个元器件I2C总线相连(主要是监控芯片) |
SMBUS_DATA |
SERIAL_RX | 串口信号(与刀片串口相连) |
SERIAL_TX |
POWER_OK_N |
指示主板电源上电成功的状态 |
PCI_RESET |
主板PCI的reset信号线 |
POWER_ENABLE_N |
DMC控制主板开关机信号 |
DMC_RS232_RESET_N |
管理模块用来复位DMC的信号 |
DMC_PRES_BIT_N |
DMC卡在线检测 |
DMC_DEGATE_N |
管理模块用来把DMC从232总线中除去的信号 |
RESET_CTR_N* |
DMC复位计算刀片 |
USB_PWR_EN |
USB设备上电使能信号 |
POWER_CTR_N |
开关机请求 |
SELECT_CTR_N |
用于获取KVM或者USB的使用权 |
PWRLED_DATA1PWRLED_DATA2 |
Shows state of blade DC power显示刀片电源状态 |
LCNLED_DATA |
Indicate location of blade显示刀片位置 |
ERRLED_DATA1ERRLED_DATA2 | System Error(TBD)系统出错 |
SLTLED_DATA |
Rema in for KVM or USB保持KVM或者USB |
DMC_BIOS_ARBIT_N |
仲裁信号。在主板上通过4.7K电阻3.3V拉高。 |
DMC_BEEP_CTRL_N |
控制主板Beep |
+3.3V dual+5.0V dual |
电源电源 |
USB_SM_P(for share media) | 连接10个刀片和2个管理模块完成USB的切换 |
USB_SM_N(for share media) |
USB_VM_P(for virtual media) |
USB_VM_N(for virtual media) |
参考本实用新型计算刀片地址分配表:
槽位号码Slot number |
地址插脚Address PinsA3 A2 A1 A0 |
刀片处理器Processor Blade |
1 |
0001 |
1 |
2 |
0010 |
2 |
3 |
0011 |
3 |
4 |
0100 |
4 |
5 |
0101 |
5 |
6 |
0110 |
6 |
7 |
0111 |
7 |
8 |
1000 |
8 |
9 |
1001 |
9 |
10 |
1010 |
10 |
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。