CN219960598U - 远程管理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于主机设备的远程管理设备，该远程管理设备具有主机通信端口、网络通信端口以及互连通信端口，并且至少还包括第一控制器，配置为通过所述主机通信端口中的第一端口子集与所述主机设备通信，且通过所述网络通信端口提供远程网络接入；以及第二控制器，配置为通过所述互连通信端口与所述第一控制器耦合，且通过所述主机通信端口中的第二端口子集与所述主机设备通信。

Description

远程管理设备

技术领域

本实用新型涉及计算机，尤其是涉及计算机的轻量级远程带外管理设备。

背景技术

目前随着计算机技术及产业的发展，越来越多的服务通过服务器、网络设备或存储设备等主机设备提供。而为了便于管理，存在对这些主机设备进行远程访问与控制的需要，从而避免维护人员需要进入主机设备本地作业。通常这些访问与控制是通过专用网络或共享网络连接进行。

目前，对主机的远程带外(OOB)访问控制一般通过主机内的主板管理控制器(BMC)来实现，并为远程终端提供一定的带外管理能力，例如通过传感器监视主机设备硬件、烧录BIOS(基本输入输出系统)/UEFI(统一可扩展固件接口)固件、通过串行端口对主机进行访问控制、电源管理以及访问CPU(中央处理单元)和PCH(平台控制器中心)中的寄存器以及日志事件等。虽然BMC具有丰富的功能，可满足远程管理目标，但是BMC模块设计复杂，对制造商设计和开发能力要求较高，且物料和设计成本高昂。

在另一种实现中，也存在着使用仅基于MCU(微控制单元)的方案来进行远程管理的设计，然而由于该方案所能实现的管理功能简单，因此存在着远程管理能力上的不足，如缺失访问CPU/PCH内部温度及错误信息寄存器、输出系统port80代码、获取系统串口信息等必要管理功能。特别地，对于x86主机平台而言，这种仅基于MCU的方案无法提供基于LPC/eSPI(Low Pin Count/Enhanced Serial Peripheral Interface)以及PECI(平台环境控制端口)的通信。

实用新型内容

本实用新型提供一种更平衡兼顾的远程管理方案，既可以满足对主机设备的必要和必须的管理功能，同时由于采用灵活的设计并且可选择性地部署，因此也可以大大降低设计与制造成本。

根据本实用新型的一个方面，提供一种用于主机设备的远程管理设备，该远程管理设备具有主机通信端口、网络通信端口以及互连通信端口，并且至少还包括第一控制器，配置为通过所述主机通信端口中的第一端口子集与所述主机设备通信，且通过所述网络通信端口提供远程网络接入；以及第二控制器，配置为通过所述互连通信端口与所述第一控制器耦合，且通过所述主机通信端口中的第二端口子集与所述主机设备通信。根据本实用新型的远程管理设备可以实现对主机的远程带外管理。在一个优选实施例中，第一控制器包括微控制器单元(MCU)，并且第二控制器包括嵌入式控制器(EC)。

该管理设备可以应用在网络和边缘领域的设备上，例如服务器、网络防火墙，边缘服务器，物联网(IoT)设备、存储设备等，以更可接受的成本，实现必要的远程带外管理功能，而为完成这些必要的管理功能，该管理设备可以以与BMC类似的方式对微控制器单元(MCU)和嵌入式控制器(EC)进行编程和控制，为此可消除在主机的主板上布置BMC的必要。

附图说明

图1示意性地示出了具有本实用新型的远程管理设备的主机设备；

图2示意性地示出了远程管理设备的控制器配置；

图3示意性地示出了远程管理设备的一种标准总线电路板卡实现形式；

图4示意性地示出了根据一个实施例的远程管理设备与主板的耦合；

图5示意性地示出了根据另一个实施例的远程管理设备与主板耦合；

图6示例性地示出了符合M.2规范的远程管理设备的几种典型的机械结构示意图。

具体实施方式

在详细解释本实用新型的任何实施例之前，应理解，本实用新型的应用不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的构造细节。此外，这里需要指出的是，在本申请中，为便于描述使用了不同的术语“端口”、“接口”以及“总线”，但不难理解，这些术语可互换使用。

图1示出应用本实用新型的远程管理设备100的主机设备，其中管理设备100与主机设备的多个部件电气耦合，如图所示，这些部件例如可以包括集成在主机内的计算机主板上的CPU、集成有管理引擎(ME)的PCH、搭载系统固件(例如BIOS)的闪存flash、电源轨、PHY(物理链路网口)芯片、网络接口卡(NIC)、传感器、风扇以及电源等。远程终端(图中未示出)通过主板上的网络接口卡(NIC)或专用物理网口的PHY芯片接入远程管理设备100，从而实现对主机设备的远程带外管理，例如通过传感器监视主机设备硬件状态(例如温度)、刷新BIOS/UEFI固件、通过串行端口实现对主机系统的访问控制、电源功耗管理以及访问CPU和PCH中的寄存器以及日志事件等。如图所示，设备100支持多个不同的通信协议端口，例如LPC/eSPI，UART(通用异步收发传输器)，PECI等，分别与这些部件耦合，从而实现信息传送与监控目的。例如，如图所示，设备100的网络端口可配置为RMII(简化媒体独立接口)端口并耦合至主机上专用管理网口的PHY芯片或者配置为NC-SI(网络控制器边带接口)端口并耦合至主机上的NIC接口芯片，从而借助于主机上的通信链路实现远程终端对设备100的访问。

在本实用新型的一个实施例中，为了实现对主机设备的必要的远程管理能力，设备100包括可提供不同通信协议端口的控制器，例如包括至少一个主控制器与辅控制器。作为一个示例，如图2所示，主控制器可以是微控制单元(MCU)，辅控制器可以是嵌入式控制器(EC)。这里MCU可设计为主要负责对主机的核心管理功能以及通过以太网的远程通信；而EC主要用于通过LPC/eSPI和PECI端口与主机设备(例如主板上的CPU/PCH等部件)执行专门通信。这种双控制器模式使设备100在应用于制造商的平台例如x86架构的计算机主板时具有出色的灵活性和适应性。

这里，基于实际需求与工作负荷，可以选择市场上可得到的不同的处理器来实现MCU与EC。例如可以利用基于出品的/>系列芯片实现MCU，该系列芯片的一种典型工作频率为180MHz；还可以采用基于/>出品的/>系列芯片实现EC，该系列芯片的一种典型工作频率为60MHz。

下表-1列出了MCU与EC控制器所配备的通信端口，其中在‘设备100’栏中列出了对应端口所属的控制器MCU、EC或为二者所共有。

表-1

按照本实用新型，利用上述各端口，远程管理设备100实现与主机和远程终端的通信和数据传输。这里，根据连接作用或目的的不同，远程管理设备100的通信端口分为三种：

网络通信端口：用于实现对远程管理设备100的远程接入，从而方便进行远程带外管理，在本例中，网络通信端口采用MCU上的通信端口实现。在一种实现中，网络通信端口可以是MCU上的RMII端口，用于将MCU连接到主板上的专用管理网口的PHY芯片，从而通过主板上的例如RJ45端口连接到网络，例如因特网或局域网，进而实现远程终端通过设备100对主机设备的远程OOB管理功能。在另一示例中，网络通信端口还可以是NC-SI端口，用于将MCU连接到计算机主板上的网卡(NIC)芯片，从而实现通过网络对设备的访问。

互连通信端口：用于实现MCU与EC的互连。图2示出构成管理设备100的MCU与EC的互连示意图。如图所示，MCU与EC均配备有SPI(串行外部接口)、I2C(集成电路互连总线)、UART与INT(中断)端口，并通过这些端口实现二者的互连并传送相应的协议数据或命令。具体地，在EC作为MCU的从设备(slave)的情况下，由于SPI总线的信号传输速度较高，例如可以达到45Mb/s，因此MCU可配置SPI端口以接收由EC从主机设备侧收集的诸如主机通信、风扇速度、温度、电源电压等监控数据与信息。当CPU/PCH支持SOL(Serial Over LAN)传输时，利用UART端口实现MCU与EC的SIO(超级输入/输出)模块的互连，实现系统UART通信。由此，当主机上行串行数据通过LPC或Espi端口传送到EC时，数据可以放入SIO寄存器，并且无需EC控制器的指令，可由EC的SIO模块立即发送给MCU。另一方面，当远程的下行串行数据传送到MCU时，MCU可以将数据通过UART端口立即发送给EC的SIO模块的接收机寄存器，然后ECSIO模块通过LPC/eSPI端口将数据随后传递给主机设备上的CPU。中断端口INT用于EC向MCU发出特殊请求。例如，当EC需要向MCU发送具有更高先级的请求或信息时，可通过该中断端口INT向MCU发送中断信号，请求MCU中断执行当前通信例如SPI通信，从而处理EC随后发送的更高优先级请求或数据。

I2C端口作为一种可选的MCU与EC之间的接口，由于串行的双向数据传输位速率在标准模式下可达100Kbit/s，快速模式下可达400Kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s，因此可以作为MCU与EC之间的补充通信信道，从而减轻主信道SPI的带宽要求和负荷。

主机通信端口：用于实现远程管理设备100与主机之间的通信，由于端口传输特性差异、传送的信息或监控的目标不同，主机通信端口由MCU与EC上的端口分别实现。

具体地，MCU利用配备的UART,USB_HS,I2C,GPIO(General PurposeI/O),SPI，JTAG(Joint Test Action Group)等端口实现与主机设备例如计算机主板上的部件的连接。其中：

UART端口：用作MCU与主机上的CPU/PCH的接口以便进行系统串行数据通信。

JTAG端口：在主机主板上配置了数字可编程芯片CPLD(复杂可编程逻辑器件)情况下，MCU还可以通过配置的JTAG端口对CPLD编程,以支持对CPLD的远程更新。

I2C端口：可配置用于传递主机设备上多个部件的监控与管理信号。在用于多个部件的情况下，可通过主板上的多路复用器MUX，将来自MCU的I2C总线扩展至多组(例如8组)，从而支持主机通过SMbus(系统管理总线),SMLink,PMBus(电源管理总线),FRU(现场替换单元),温度传感器以及PCIE RISER卡的硬件监测。例如通过SMbus，MCU可以访问PCH中的管理引擎(ME)，从而可以远程地实现带内(In-Band)管理功能。

SPI端口：通过MCU上的SPI端口，可对主板上的BIOS Flash(闪存)进行烧录或刷新，从而实现BIOS的远程升级等。

ADC端口：借助于MCU上的ADC端口，可以对主板上的最多10路电源电压输入进行监测。

PWM与TACH端口：借助于PWM与TACH端口，例如2×TACH输入与2×PWM输出，可实现对风扇的状态监测与控制。

GPIO端口：可配置为控制主机设备的系统操作，例如上电/复位、监视电源状态与系统运行错误信息，以及驱动板载的LED状态指示灯等。

USB_HS端口：连接至主机的USB_HS端口，进行较大文件数据的传输。

此外，EC利用配备的LPC/eSPI,PECI,UART,ADC以及PWM与TACH端口，作为主机通信端口，实现与主机设备例如计算机主板上的部件的连接。其中：

eSPI端口和LPC端口：作为关键管理端口，支持EC与主机CPU/PCH之间的通信，包括访问CPU/PCH内部温度及错误信息寄存器、输出系统prot80代码、获取系统串口、KCS(Keyboard Controller Style)端口的信息等。eSPI和LPC共享相同一组物理引脚，即EC可将该组物理引脚配置为eSPI或LPC模式。

PECI(平台环境控制端口)端口：作为边带端口，可配置为用于热、电源和错误管理，EC可借助于PECI协议规定的特定命令，读取CPU/PCH存储器的温度以及功耗等，并且读取CPU MCA(Machine Check Architecture)寄存器来进行错误诊断。

UART端口：实现EC与计算机主板上的系统串行端口耦合，从而实现系统本地的串行接口的输入与输出。

此外，设备100也可以选择利用EC上的ADC端口、PWM与TACH端口以及MCU上的ADC端口、PWM与TACH端口一起或单独地来进行主板上的硬件监控。例如借助于ADC端口，可以对计算机主板上最多10路电源电压输入中的一部分电源电压输入进行监测。借助于PWM与TACH端口，可以实现为2xTACH输入与2xPWM输出，从而实现对风扇的监测和控制。在利用EC上的ADC端口与PWM与TACH端口单独地来进行主板上的硬件监控的情况下，可将监控信息通过例如互连通信端口中的I2C或SPI传送给MCU。

此外，远程管理设备100还包括存储器，例如SDRAM、Flash等，其中Flash存储了MCU或者EC本身所用的固件，SDRAM可以作为MCU的外部RAM。这里MCU和EC可利用配备的通信端口实现对存储器的访问。例如可以采用SPI端口实现MCU和EC对Flash的访问，以及利用FMC端口实现MCU与SDRAM的耦合。

根据本实用新型的一个实施例，管理设备100中的MCU与EC可以集成在单独的装置中，独立于主机或主机的计算机主板，例如作为单独的装置，可以是标准总线板卡，并且可插入到主机主板的标准总线插槽内以实现与主板的耦合。例如，在一个示例中，图3示出了采用标准协议总线M.2接口实现板卡形式的远程管理设备100，如图所示意的，该设备100内集成了MCU、EC、SDRAM、Flash等。其中用于远程管理设备100的网络接入的连网通信端口例如RMII连接至M.2标准总线的一部分管脚，而包括MCU与EC的端口的主机通信端口可连接至M.2标准总线的另一部分管脚，从而设备100通过M.2标准总线与主机主板连接。本领域人员不难理解，设备100还包括其它部件或电子元件以完成MCU与EC的设计操作，例如电阻、电容，时钟等，在此不再赘述。M.2总线作为具有75个管脚的宽总线，提供了足够的管脚数以容纳设备100的各通信端口，从而可以实现设备100与主机的连接。下表-2示例性地示出各通信端口与M.2标准总线的管脚对应关系，但这里需要指出的是，显然，本领域人员完全可以根据需要例如电路布置的要求等，调整这种对应关系。

表-2

图4示意性示出了作为单独的装置形式存在的管理设备100与主机主板300的耦合，其中采用了M.2标准总线接口的管理设备100插入主板上的M.2插槽内。

如图所示，借助M.2总线的互连，MCU的网络访问端口RMII与NC-SI链路耦合至主板的PHY芯片与NIC，进而可通过独立管理网口或共享网口实现与外部远程终端的网络通信。这里需要注意的是，在本例中，MCU仅配置了RMII端口，但可通过在设备100内的多路复用/解复用器(MUX)而实现RMII与NC-SI双链路的复用，例如，将来自主机设备的RMII信号和NC-SI信号多路复用至MCU的RMII端口。此外，MCU中的主机通信端口例如UART,USB_HS可分别耦合至主板内的对应端口，JTAG端口连接至主板上的Master JTAG(主JTAG)以实现对CPLD的在线编程。GPIO端口连接到主板上的硬件控制电路，对所述主机设备的硬件管理，例如电源、LED等，从而可控制系统的上电/复位、监视电源状态与系统运行错误，以及驱动LED等。对于I2C端口，可连接至主板上的I2C多路复用器MUX，从而可以将MCU上的I2C总线扩展至8组，从而支持对经由主机上SMbus(系统管理总线)、SMLink(由ME引出的管理总线)、PMBus(电源管理总线)、PCIe RISER卡、FRU(Field Replace Unit)、温度传感器等的访问。而SPI端口也可以耦合至主板内的SPI多路复用器MUX，从而实现对多个SPI设备的访问，例如如图所示的对不同的BIOS闪存Flash0与Flash1的刷新等。

类似地，EC上的主机通信端口通过M.2总线中的所分配管脚而连接至主板上的对应端口，例如PECI端口连接至主板上的PECI3.1/4.0兼容端口，LPC/eSPI连接至主板上的对应端口；ADC端口可对最多8路电源电压进行监测。此外，EC中的PWM端口可耦合至主板上多个风扇控制端PWM，例如如图所示通过2×PWM实现对两个风扇的控制，同时相应地，EC可通过2×TACH，从主板接收风扇运行状态数据，以便执行相应的控制。而UART端口可连接到主板上的UART接口，因此可接受系统串行数据通信。这里需要注意的是，对主机上的电源电压输入和风扇的监测也可以由MCU的ADC、PWM/TACH端口来单独实现，或者与MCU一起来进行电源电压与风扇的监测。

根据本实用新型的另一个实施例，构成远程管理设备100的MCU与EC也可以分开设置，例如将MCU设计在独立于主板的单独的标准总线板卡内，而EC则可以利用计算机主板上的已有EC实现，由此通过将载有MCU的标准板卡插入到主板的标准总线插槽内来实现与主板上的EC的电气耦合，形成远程控制设备100，从而实现对主机的远程带外管理。对于一些主板已经集成了EC来进行电源时序控制与本地的设备管理功能的生产商，这种方案特别有利。图5示出的这样一个示例的远程管理设备200。

与前面实施例一样，图5所示的设备200包括位于独立的M.2板卡上的MCU以及位于主板300上的EC，由此通过M.2总线而将MCU与EC耦合在一起，MCU与主板内的EC协作来实现管理设备200的远程带外管理功能。从图5中可以看到，实现MCU与EC互连的互连通信端口INT、UART、SPI通过M.2总线中的分配管脚紧密耦合在一起。在本例中，MCU与EC之间不再包含I2C类型端口连接。在本例中，MCU与主板的端口耦合与图4所示示例相同，在此不再赘述。而由于EC位于主板内，因此EC与主板之间的主机通信端口耦合已经在主板内完成，因此与图4相比，不再占用M.2总线。

这里，对于采用M.2标准总线来实现设备100的情况，可以采用各种机械设计规范的M.2卡，包含但不限于图6所示2230-xx-E、3030-xx-A、2242-xx-B-M,3042-xx-B等。但为了避免与插入主板上SSD等其它设备混淆，可以采用较不常见的xx-A、xx-B规格的板卡，当然本发明对此不做限定。

此外，如图4、5所示，在本实用新型中，远程管理设备还包括一些外围设备，例如EEPROM，Flash,外部存储器SDRAM、MCU和EC调试测试时使用的接口等。MCU和EC通过通信端口与这些外围设备连接。例如如图所示意的，MCU可以利用SMB(Server Message Block)端口连接至EEPROM、利用SPI端口连接至SPI类型的Flash、利用FMC连接外部的SDRAM，以及利用JTAG与UART来提供调试端口，从而方便对设备MCU进行编程与调试等。对于EC，可利用SPI端口连接至SPI类型的Flash、利用SWD(Serial Wire Debugging)与UART端口来实现对EC的编程与调试等。本实用新型不限于此，还可以通过端口扩展实现对更多的其它设备的访问或控制。

上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例以得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。例如，按照本实用新型的另一实施例，远程管理设备还可以实现在主机内，例如集成在主机的主板上，从而不但可实现远程带外管理，而且在提高主板集成度的同时避免对主板插槽资源例如M.2插槽的占用。

Claims (11)

1.一种用于主机设备的远程管理设备，其特征在于，该远程管理设备具有主机通信端口、网络通信端口以及互连通信端口，并且至少还包括：

第一控制器，配置为通过所述主机通信端口中的第一端口子集与所述主机设备通信，且通过所述网络通信端口提供远程网络接入；以及

第二控制器，配置为通过所述互连通信端口与所述第一控制器耦合，且通过所述主机通信端口中的第二端口子集与所述主机设备通信。

2.如权利要求1所述的远程管理设备，其特征在于，所述第一控制器包括微控制器单元(MCU)，并且所述第二控制器包括嵌入式控制器(EC)。

3.如权利要求2所述的远程管理设备，其特征在于，所述第一控制器与所述第二控制器集成在单个装置内，并通过一标准总线接口与所述主机设备耦合，

其中所述主机通信端口与网络通信端口集成在所述标准总线接口内。

4.如权利要求2所述的远程管理设备，其特征在于，所述第二控制器位于所述主机设备内，并且

所述第一控制器可拆卸地通过一标准总线接口耦合到所述主机设备以及所述主机设备内的所述第二控制器；

其中所述主机通信端口、网络通信端口以及所述互连通信端口集成在所述标准总线接口内。

5.如权利要求3或4所述的远程管理设备，所述主机设备包括主板，其特征在于，所述微控制器单元(MCU)包括用作所述网络通信端口的RMII端口，配置为将所述微控制器单元(MCU)耦合到所述主板上的物理网口的PHY芯片。

6.如权利要求5所述的远程管理设备，其特征在于，进一步包括多路复用器(MUX)，连接在所述RMII端口与、所述主板上的网络接口卡(NIC)及所述物理网口的PHY芯片之间，用于将来自所述主机设备的RMII信号和NC-SI信号多路复用至所述RMII端口。

7.如权利要求6所述的远程管理设备，其特征在于，所述微控制器单元(MCU)和嵌入式控制器(EC)包括用作所述互连通信端口的以下通信协议端口中的一个或多个：SPI端口，UART端口以及中断INT端口，其中所述INT端口配置为传送来自所述嵌入式控制器(EC)的中断信号以中断当前通过所述SPI端口或UART端口的通信。

8.如权利要求7所述的远程管理设备，其特征在于，所述微控制器单元(MCU)包括用作所述主机通信端口中的第一端口子集的以下端口中的至少一个：

UART端口，配置为在所述微控制器单元(MCU)与所述主板上的CPU/PCH之间执行串行数据通信；

USB_HS端口，配置为与所述主板上的USB端口通信以传送较大文件数据；

I2C端口，配置为实现所述MCU与所述主板内的多个管理总线和/或设备的耦合，包括以下中的一个或多个：SMBus，SMLink，PMBus,传感器，PCIe RISER设备以及FRU；

GPIO端口，配置为实施对所述主板的硬件操作，包括以下中的一个或多个：系统上电或复位，电力状态监控、系统出错监测以及驱动LED；

SPI端口，配置为用于实施所述主板内的固件的刷新，包括对BIOS的刷新；

JTAG端口，配置为所述主板内的CPLD的编程接口以支持对所述CPLD的远程更新；

PWM/TACH端口，配置为与所述主板上的风扇控制电路耦合以进行风扇信息采集与控制。

9.如权利要求8所述的远程管理设备，其特征在于，所述嵌入式控制器(EC)包括用作所述主机通信端口中的第二端口子集的以下端口中的至少一个：

LPC端口，配置为与所述主板上的CPU/PCH耦合,以执行Port80代码、KCS、以及系统串行端口通信；

eSPI端口，配置为与所述主板上的CPU/PCH耦合,以执行Port80代码、KCS、以及系统串行端口通信；

PECI端口，配置为传送关于所述主板的部件的温度、功耗与错误信息。

10.如权利要求9所述的远程管理设备，其特征在于，所述微控制器单元(MCU)和嵌入式控制器(EC)还包括用作所述互连通信端口的I2C端口，配置为辅助所述互连通信端口中的所述SPI端口执行数据传输以降低对所述SPI端口的带宽要求。

11.如权利要求9所述的远程管理设备，其特征在于，进一步包括：

第一存储器，通过FMC端口耦合至所述第一控制器；

第一闪存，耦合到所述微控制器单元(MCU)的所述SPI端口；

第二闪存，耦合到所述嵌入式控制器(EC)的所述SPI端口。