JP4459408B2 - ホットスワップバス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプロセッサカードに関する。より特定的には、本発明は、電源を入れたままPCIホットスワップバスに着脱することができるホットスワップ可能なプロセッサカードを開示する。
【０００２】
【従来の技術】
電気通信及びネットワークサーバを含む多くの分野では、計算装置の停止時間は容認できない。しかしながら、故障が生じ、停止時間が絶対最小時間に維持されることを確実にするために或る設計技法が使用される。例えば、マザーボードの設計概念が受動的なバックプレーンアーキテクチャに取って代わられる。受動的なバックプレーンは、他の回路板が差込まれるスロットを具備する絶対最小量の回路を含む回路板である。受動的なバックプレーンは、理想的には、その上に回路が載せられていないため、この受動的なバックプレーンの故障間平均時間（MTBF）は、マザーボードの故障間平均時間よりもかなり長い。適切に設計されたプロセッサカードは、バックプレーン上にある対応するプロセッサスロットに差込まれる。同様にして、アドオンカードはバックプレーン上にある対応するアドオンカードスロットに差込まれる。このようにして、プロセッサ及びその関連するバス回路は、バックプレーン上のトレースを介してアドオンカードに接続される。
【０００３】
アドオンカード又はプロセッサカードのいずれかが故障したとき、カードは、単に受動的なバックプレーンからプラグを引き抜かれ、代わりのカードが挿入される。全体的なプロセスは、比較的速く、且つ、容易であるが、マザーボードアーキテクチャが使用されマザーボード自体が故障した場合にはらそうはならない。受動的なアーキテクチャを使用する上で、マザーボード自体が故障することと同等に致命的なことは、バックプレーン自体が故障することである。しかしながら、受動的なバックプレーンが能動的なオンボード回路を搭載しないため、バックプレーン自体が故障する可能性は極めて低い。
【０００４】
上記スワッピング技法はかなり速く行なわれるが、プロセッサ又はアドオンカードでもよい全てのカードをコールドスワップすることが必要である。つまり、計算装置の電源を落とした後に、カードを取り外し、そのカードを交換し得る。不運にも、このような装置の電源切断と、電源再投入は、恐らく、比較的重要でないカードだけが交換されるべきときでも装置全体をオフラインにすることを要求する。更に、計算装置の電源を投入することは、装置がオンラインに戻る前に比較的長いブート処理をしばしば伴う。その結果、ホットスワッピング技法が開発された。このような技法は、計算装置の電源を落とすことなくバスからアドオンカードをスワップできるようにする。プロセッサカード、及び、正確に機能するアドオンカードのような他の要素は、動作し続け、従って、機能性が劣るとしてもサービスを提供し続け得る。欠陥のあるカードが交換され、オンラインに戻されると、計算装置は完全に機能する。
【０００５】
PCIバスからアドオンカードをホットスワップする現在の規格は、いわゆるコンパクトPCIホットスワップ仕様書によって定義される。この規格は、コンソーシアム、即ち、PCI工業用コンピュータ製造はグループ（PICMG）によって開発され、PICMG2.1R1.0において公開された。
【０００６】
図１を参照せよ。図１は、RAIDハードディスク・アレイを制御するサーバとして使用されるPCIホットスワップバス１０の機能ブロック図である。PCIホットスワップバス１０は、プロセッサカード２０が差込まれるプロセッサスロット１１と、様々なアドオンカードが差込まれる複数のアドオンカードスロット１２とを有する。差込むアドオンカードのうちの幾つかは、モデムのような外部装置と通信を確立するための入出力I/Oカード１４でもよい。他のアドオンカードは、ネットワーク上で通信を確立するためのネットワークカード１６、又は、SCSI装置と通信するためのSCSIカード１８でもよい。当然のことながら、その他のタイプのカードが、バス１０に差込まれてもよい。各カードは、コネクタ１３を介して対応するスロットに接続される。プロセッサカード２０を除いたPCIホットスワップバス１０上の全てのカードは、専用電源切換回路１５と、信号切換回路１７と、カードの特定の機能を果たすためのPCI回路１９とを有する。電源切換回路１５は、各カードへの電源を個別に制御するために使用される。電源切換回路１５は、手動で制御されてもよく、又は、プロセッサカード２０のようなバス１０上の別の装置によって制御されてもよい。信号切換回路１７は、バス１０の信号線にカードを電気接続し、又、信号線からカードを切断するために使用される。信号切換回路１７は、過度電流がバス１０上の他のカードを妨害することを防止し、又、アドオンカードがアドオンカードスロット１２に挿入され、又は、スロットから抜かれるとき適切なハードウェアインタフェーシングプロトコル機能を実施するので、電源を入れたままカードを着脱するとき非常に重要である。
【０００７】
しかしながら、従来技術のホットスワップバス１０におけるプロセッサカード２０は特別である。このプロセッサカード２０は、電源切換回路も信号切換回路も有しない。その代わりに、プロセッサカード２０は、プロセッサ２５と、PCI回路とを有する。PCI回路２７は、プロセッサ２５をPCIホットスワップバス１０とインターフェースし、又、プロセッサカード２０のファンアウトの能力を改善することでバス１０上のより多くのアドオンカードとインターフェースすることを可能にする。本例では、プロセッサカード２０は、ハードディスクドライブ４２のアレイのためのRAID制御回路４０を制御するために使用される。RAID制御回路４０は、情報を取出し記憶するためにハードディスクドライブ４２を制御する。
【０００８】
最後に、電源制御回路３０は、PCIホットスワップバス１０に電力を供給し、対応するスロット１１及び１２の各カードは、この電源制御回路３０から電力を得る。
【０００９】
全てのアドオンカード１４、１６、及び、１８が夫々のアドオンカードスロット１２からホットスワップされ得るとしても、プロセッサカード２０は、又、例外である。プロセッサカード２０は、他のカードが有する信号切換回路及び電源切換回路を有しないため、プロセッサスロット１１からホットスワップされ得ない。プロセッサカード２０は、PCIホットスワップ仕様に適合するために必要なハードウェアに欠けている。更に、他のカードが正確に機能するために要求するバス１０上の多数の信号線をプロセッサカード２０が通常制御するため、プロセッサカード２０をホットスワップすることは、一般的に不可能と考えられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術のプロセッサカード２０をホットスワップできないことは、如何なる停止時間にも耐えることができないシステムにおいて不経済な停止時間を招く重大な欠点である。
【００１１】
従って、本発明は、重要なシステムにおいて停止時間を防止するようにPCIホットスワップバスから電源を入れたまま着脱することができるホットスワップ可能なプロセッサカードの提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によるホットスワッププロセッサカードは、プロセッサスロットに差込むためのコネクタと、コネクタに電気接続され、プロセッサカードがホットスワップされ得るように、プロセッサカード上の信号線をホットスワップバスの信号線に接続する信号切換回路と、信号切換回路に電気接続されたプロセッサと、プロセッサカードへの電源を制御する電源切換回路とを有し、プロセッサは、コネクタをプロセッサスロットに差込むことでホットスワップバスに電源を入れたまま取り付けられ、又、コネクタをプロセッサスロットから抜くことでホットスワップバスから電源を入れたまま取り外されることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２を参照せよ。図２は、本発明によるPCIホットスワップバス１００の機能ブロック図である。PCIホットスワップバス１００は、PICMG2.1R1.0において略述された仕様に適合する。この論文は、PCI Special Interest Group、又は、PICMGから入手できる。PCIホットスワップバス１００は、バックプレーン１０２上に設置され得る。バックプレーン１０２は、複数のアドオンカードスロット１０４と、２つのプロセッサスロット１０５とを有し、これらは互いにPCIホットスワップバス１００を介して電気接続される。（モデムのような）外部装置と通信するためのI/Oカード１０６、（ハードディスクのような）SCSI装置と通信するためのSCSIカード１０８、又は、他の装置とネットワーク通信を確立するためのネットワークカード１１０のような様々なタイプの電源を入れたまま交換可能なホットスワップアドオンカードが、アドオンカードスロット１０４に差込まれる。更に、２つのプロセッサカード１２０がプロセッサスロット１０５に差込まれる。各アドオンカード１０６、１０８、１１０、及び、プロセッサカード１２０は、コネクタ１３０を使用して夫々のスロット１０４及び１０５に差込まれ、このコネクタ１３０は、PCIホットスワップバス１００上のPCI信号線がカード上の夫々の適切な信号線に接続されるようカード上にインストールされる。
【００１４】
バックプレーン１０２上の全てのアドオンカードは、電源切換回路１１２と、信号切換回路１１４と、カードの機能的な要求を果たすためのPCI回路１１６とを有する。信号切換回路１１４は、コネクタ１３０に電気接続される。各プロセッサカード１２０は、電源切換回路１２２と、信号切換回路１２８と、ＰＣＩ回路１２６とを有する。信号切換回路１２８は、コネクタ１３０に電気接続される。これに加えて、各プロセッサカード１２０は、プロセッサ１１８を有する。プロセッサカード１２０上のPCI回路１２６は、他のカード１０６、１０８、及び、１１０上のＰＣＩ回路の機能以外の機能も有する。
【００１５】
電源制御回路１５０は、スロット１０４及び１０５、従って、スロット１０４及び１０５のカードに電力を供給するためにバックプレーン１０２に差込まれる。各カード上の電源切換回路１１２及び１２２は、電力がカードに選択的に送られることを可能にする。カードをオン又はオフにするために、この電源切換回路１１２及び１２２は、夫々手動で制御され得、又、カードをオフにするためにPCIホットスワップバス１００上の他のカードによって遠隔制御されてもよい。特定的には、プロセッサカード１２０は、カードをオフにするために他のカードの電源切換回路１１２及び１２２を制御し得る。各カード上の電源切換回路１１２及び１２２は、夫々に対応するコネクタ１３０を通じて電力を受け、信号切換回路１１４及び１２８、PCI回路１１６及び１２６、又、カードがプロセッサカード１２０である場合にはプロセッサ１１８のようなカード上の全ての他のコンポーネントに電力を送る。
【００１６】
各カード上の信号切換回路１１４及び１２８は、カードをPCIホットスワップ仕様に適合させる。信号切換回路１１４及び１２８は、PCIホットスワップバス１００上の他の装置の動作を中断すること無く、カードを夫々のスロット１０４及び１０５に差込んでも良く、又は、夫々のスロットから取り外されてもよいことを確実にする。追加的に、信号切換回路１１４及び１２８は、カードがPCIホットスワップバス１００から取り外される、又は、追加されることをPCIホットスワップバス１００上の他の装置に対して通知するPCIホットスワップバス１００プロトコルを実施する。各プロセッサカード１２０上のPCI回路１２６は、プロセッサ１１８をPCIバス１００とインタフェースするために機能する。
【００１７】
本発明の使用例として、各プロセッサカード１２０はRAID制御回路２００を制御するためにRAID制御回路２００に接続される。RAID制御回路２００は、ハードディスクドライブ２０２のアレイを制御する。RAID制御回路２００にコマンドを送ることで、プロセッサ１２０はハードディスクドライブ２０２に情報を読み書きできる。従って、プロセッサカード１２０は、サーバのバックプレーンに差込まれる。
【００１８】
更に、各プロセッサカード１２０は、通信線１４０を介して他のプロセッサカード１２０に接続される。通信線１４０は、PCIホットスワップバス１００とは独立し、従って、プロセッサカード１２０は互いと通信するためにPCIホットスワップバス１００を使用する必要がない。この通信線１４０は、好ましくは標準ポートを使用する全ての種類のものでもよい。通信線１４０は、例えば、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）接続、（ＲＳ−２３２のような）シリアル接続、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）接続、又は、ファイバ・チャネル接続を使用することを含む。プロセッサ１１８は、通信線１４０を通じて互いに常時通信し合う。通信線１４０は、ケーブル（図示せず）を介して、プロセッサスロット１０５対プロセッサスロット１０５の方法、又は、プロセッサカード１２０対プロセッサカード１２０の方法のいずれかの方法で実装されてもよい。
【００１９】
電力が、バックプレーン１０２に送られ、スロット１０４及び１０５の全てのカードがオンラインになるとき、本発明によるＰＣＩホットスワップバス１００では、一つのプロセッサカード１２０のみが実際にその信号切換回路１２８を介してバス１００に接続される。第２のプロセッサカード１２０は、ＰＣＩホットスワップバス１００から信号切換回路が電気的に切断されるように、信号切換回路１２８を設定する。その結果、第１のプロセッサカード１２０がメインプロセッサとなり、サーバのRAID制御回路２００を制御する。第２のプロセッサカード１２０は休止したままである。しかしながら、第１のプロセッサカード１２０は、通信線１４０を介して第２のプロセッサカード１２０と通信したままであり、周期的に第２のプロセッサカード１２０に対してその状態がよいこと、つまり、第１のプロセッサカード１２０の認識された状態がよいことを通知する。更に、第１のプロセッサカード１２０の状態がよいことは、第２のプロセッサカード１２０によって活性的にモニタされ得る。
【００２０】
第１のプロセッサカード１２０は、その動作において故障を検知した場合、第２のプロセッサカード１２０に直ぐに通知する。第２のプロセッサカード１２０は、その信号切換回路１２８に対してバス１００に接続するよう指示すると同時に、第１のプロセッサカード１２０は、その信号切換回路１２８に対してバス１００と切断するよう指示する。従って、第２のプロセッサカード１２０は、第１のプロセッサカード１２０の動作を取って代わる。オペレータは、欠陥のある第１のプロセッサカード１２０を新しいプロセッサカード１２０とスワップアウトし得る。この間、第２のプロセッサカード１２０はRAID制御回路２００を制御することができるため、動作は、中断されること無く、又、データを全く失うこと無く第２のプロセッサカード１２０によってサーバ上で続けられる。
【００２１】
選択的に、第２のプロセッサカード１２０は、第１のプロセッサカード１２０が故障したと決定した場合に、第１のプロセッサカード１２０をバス１００から切断するために、第１のプロセッサカード１２０の信号切換回路１２８を制御してもよい。上述したように、第１のプロセッサカード１２０をバス１００から切断すると同時に、第２のプロセッサカード１２０は、サーバの動作を取って代われるため第２のプロセッサカード１２０の信号切換回路１２８をバス１００に接続する。第２のプロセッサカード１２０は、第１のプロセッサカード１２０の電源切換回路１２２に第１のプロセッサカード１２０を完全にオフにすることだけを行わせる。これは、第１のプロセッサカード１２０が第２のプロセッサカード１２０と通信できない程支障をきたす致命的な故障を有するとき、オペレ−タからの指示の下で起こり得る。実際、第１のプロセッサカード１２０から第２のプロセッサカード１２０への通信線１４０上の沈黙期間が延長された場合、第２のプロセッサカード１２０には致命的な故障であると解釈され得る。当然のことながら、第１のプロセッサカード１２０も全く同じ方法で第２のプロセッサカード１２０をモニタし制御し得る。
【００２２】
【発明の効果】
信号切換回路１２８及び電源切換回路１２８を具備した２つのプロセッサカード１２０を使用し、この２つのプロセッサカード１２０間で通信を維持することで、本発明によるPCIホットスワップバス１００は、この２つのプロセッサカードのうち一方を効果的にホットスワップし得る。これは、計算装置の全ての停止時間を効果的に回避し、従って、停止時間が耐えられないシステムのために費用を節約し、費用のかかるデータの損失を防止する構成部品の冗長度を提供する。
【００２３】
従来技術とは異なって、本発明によるプロセッサカードは、PCIホットスワップ仕様に適合するために信号切換回路及び電源切換回路を使用する。バス上の同様のプロセッサカードと通信するために専用の通信線を使用することで、いずれか一つのプロセッサカードはバスを制御し得、もう一方はバスから切断され得る。切断されたプロセッサカードは、バスからスワップアウトされ、新しいプロセッサカードと交換され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のPCIホットスワップバスの機能ブロック図である。
【図２】本発明によるPCIホットスワップバスの機能ブロック図である。
【符号の説明】
１０、１００ ＰＣＩホットスワップバス
１１、１０５ プロセッサカードスロット
１２、１０４ アドオンカードスロット
１３、１３０ コネクタ
１４、１０６ Ｉ／Ｏカード
１５、１１２、１２２ 電源切換回路
１６、１１０ ネットワークカード
１７、１１４、１２８ 信号切換回路
１８、１０８ ＳＣＳＩカード
１９、２７、１１６、１２６ ＰＣＩ回路
２０、１２０ プロセッサカード
２５、１１８ プロセッサ
３０、１５０ 電源制御回路
４０、２００ ＲＡＩＤ制御回路
４２、２０２ ハードディスクドライブ
１４０ 通信線

Claims (8)

1. 第１のプロセッサカード及び第２のプロセッサカードを有し、上記第１のプロセッサカードはホットスワップバス上の第１のプロセッサスロットに差込まれ、上記第２のプロセッサカードは上記ホットスワップバス上の第２のプロセッサスロットに差込まれ、上記第１のプロセッサカード及び第２のプロセッサカードの夫々は、
   上記第１のプロセッサスロット又は上記第２のプロセッサスロットに差込むためのコネクタと、
   上記コネクタに電気接続され、上記プロセッサカードがホットスワップされ得るように、上記プロセッサカード上の信号線と上記ホットスワップバスの信号線との接続状態を切り換える信号切換回路と、
   上記信号切換回路に電気接続されたプロセッサと、
   上記プロセッサカードへの電源を制御する電源切換回路とを有し、
   上記第１のプロセッサカード及び上記第２のプロセッサカードは、上記ホットスワップバスの信号線とは別に用意された通信線を介して互いに通信可能であり、
   上記信号切換回路は、上記第１又は第２のプロセッサカードのうち一方のみを上記ホットスワップバスの信号線に接続し、
   上記プロセッサは、上記コネクタを上記プロセッサスロットに差込むことで上記ホットスワップバスに電源を入れたまま取り付けられる一方、上記コネクタを上記プロセッサスロットから抜くことで上記ホットスワップバスから電源を入れたまま取り外され、
   上記ホットスワップバスの信号線に接続されている第１のプロセッサカードは、上記通信線を介して上記第２のプロセッサカードに対して周期的に通信状態を通知し、故障の通知を受けた上記第２のプロセッサカードの信号切換回路は、上記第２のプロセッサカードを上記ホットスワップバスの信号線に接続し、上記第１のプロセッサカードの信号切換回路は、上記第１のプロセッサカードを上記ホットスワップバスの信号線から切断する、ホットスワップバス。
2. 上記バスはＰＣＩアーキテクチャを使用する請求項１記載のホットスワップバス。
3. 各プロセッサカードは、ＰＣＩバス上のより多くの装置とインタフェースすることを可能にするＰＣＩ回路を更に有する請求項２記載のホットスワップバス。
4. 上記各プロセッサカードは電気装置のバックプレーンに差込まれる請求項１記載のホットスワップバス。
5. 上記通信線は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）ケーブル、シリアルケーブル、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）ケーブル、又は、ファイバ・チャネルケーブルである請求項１記載のホットスワップバス。
6. 上記第２のプロセッサカードは、上記第１のプロセッサカードを上記バスから電気切断するために上記第１のプロセッサカードの上記信号切換回路を制御し得る請求項１記載のホットスワップバス。
7. 上記第１のプロセッサカードの上記信号切換回路が上記第１のプロセッサカードを上記バスから電気切断した後、上記第１のプロセッサカードは、上記バスから電源を入れたまま取り外される請求項６記載のホットスワップバス。
8. 上記第２のプロセッサカードは、上記第１のプロセッサカードをオフにし、又、オンにするために上記第１のプロセッサカードの上記電源切換回路を制御し得る請求項１記載のホットスワップバス。

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