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刀片服務器之CompactPCI 6U背板標準

胡雷鈞 2002/06/13

刀片服務器，是高密度計算發(fā)展的一個典型產(chǎn)物，從其物理形態(tài)就可以看到其獨到之處，一片板子（所謂的一個服務器刀片）即是一臺獨立的服務器，這在以往是很難想像的。

不過刀片服務器的優(yōu)勢不僅僅是高計算密度，其背板設計也給了系統(tǒng)設計者以豐富的想像空間，通過變換背板的標準，可以設計出具備各種不同功能、應用于各種不同領域的刀片服務器產(chǎn)品。

目前有很多廠商提供了一種3U的背板規(guī)格，通過這種背板可以為服務器提供電源、鍵盤鼠標和顯示器的接入、部分管理功能和低速的I/O接口（如軟盤、光驅等），還可以實現(xiàn)熱插拔功能。這種規(guī)格的背板雖然很好地支持了高計算密度的集群，但從本質(zhì)上與目前的機架服務器加KVM的形式?jīng)]有太大區(qū)別，并沒有太多的新意。

另一種普遍采用的是基于CompactPCI規(guī)范的6U背板標準。這種標準在背板上提供了5段針式接口（J1到J5），在每段不同的接口上設置了不同的總線和控制信號，從而提供很多系統(tǒng)特色。

64位和32位的PCI總線

CompactPCI背板上設置了PCI總線，在J1 接口上實現(xiàn)了32位PCI總線，J2接口上實現(xiàn)了64位PCI總線。這樣使得連接在背板上的服務器刀片（SBC）可以通過PCI總線控制各種不同的I/O設備，尤其是各種與語音通信相關的I/O設備，比如T1/E1中繼板、7號信令網(wǎng)關、IP電話網(wǎng)關、電話用戶板等等，SBC通過PCI總線實現(xiàn)對這些板卡的控制和存取，從而實現(xiàn)各種基于語音的電話增值業(yè)務，如語音信箱、電話會議、CALL CENTER、CRM中的主叫號碼提取等等。

集成計算機和電話系統(tǒng)的H.110總線

集成計算機和電話系統(tǒng)的H.110總線在J4、J5接口上實現(xiàn)。通過這種總線，系統(tǒng)中與語音相關的I/O設備可以實現(xiàn)基于電路連接的無阻塞話音交換，這種交換方式是PCI總線和以太網(wǎng)所無法滿足的。

10/100/1000M以太網(wǎng)交換總線

10/100/1000M以太網(wǎng)交換總線在J3接口實現(xiàn)。這種背板標準支持到每個SBC的10/100/1000M以太網(wǎng)連接，并且可以在背板上安裝10/100/1000M的2～4層交換機，這樣可以把系統(tǒng)中每個槽位上安裝的SBC與交換機連接起來，提供一個基于IP的交換網(wǎng)絡。通過集成這種總線，刀片服務器系統(tǒng)可以很好地集成IP業(yè)務和語音業(yè)務，提供各種不同的電信增值服務。

通常VoIP、語音信箱、主叫號碼顯示、各種基于數(shù)據(jù)庫的應用等電信增值業(yè)務是通過PBX以及和PBX IP網(wǎng)接口連接的一系列服務器來實現(xiàn)，這種系統(tǒng)構成有很多不足的地方，比如：系統(tǒng)設備的標準相對封閉、系統(tǒng)構成復雜、維護較困難、系統(tǒng)擴展難度較大、系統(tǒng)的體積較大等等。

如果我們采用基于CompactPCI標準的刀片服務器系統(tǒng)來實現(xiàn)，系統(tǒng)可能就是完全另外一種樣子（如圖1），這樣的實現(xiàn)，首先系統(tǒng)體積小，只要一個刀片服務器機箱；第二，系統(tǒng)基于標準的體系架構，開發(fā)和維護容易，成本低廉；第三，系統(tǒng)非常好地集成了語音通信和IP通信，易于部署增值電信業(yè)務；第四，系統(tǒng)具有較好的可擴展性，因為背板提供了豐富的帶寬資源，同時單位空間內(nèi)豐富的插槽，可以安裝更多的服務器刀片，提供了充足的計算資源；第五，系統(tǒng)還可以利用各種高可靠性和高可管理性的特點。

服務器刀片的熱插拔

通過背板上的特殊信號，在SBC插到背板上時，系統(tǒng)能夠知道，并為系統(tǒng)供電，同時通過一個中斷信號激活處理器并引導系統(tǒng)。當SBC從系統(tǒng)中移掉時，只要搬動SBC上下兩端的移出把手，系統(tǒng)就會發(fā)出中斷信號給處理器，處理器執(zhí)行操作系統(tǒng)的關閉程序，同時通過SBC前面板上的LED顯示操作系統(tǒng)已經(jīng)安全關閉，然后可以安全地拔下SBC。

服務器刀片間的熱備份 背板的各種總線往往會分成兩段，每段有不同的SBC控制。在背板上存在兩個特殊槽位，在這些槽位上的SBC同時連接到這兩段總線上，正常狀態(tài)下一個活動的SBC在控制兩段總線和總線上的設備，另一個SBC處在備份狀態(tài)，如果活動的SBC出現(xiàn)故障，備份SBC會接管兩段總線和應用。參見圖2。

支持IPMI規(guī)范的系統(tǒng)管理總線

IPMI是服務器標準的管理規(guī)范，CompactPCI背板支持這種標準，從而讓整個系統(tǒng)處于一個基于開放標準的管理規(guī)范之下，讓我們可以使用現(xiàn)在服務器上普遍采用的技術管理刀片服務器系統(tǒng)。我們可以方便地監(jiān)控系統(tǒng)的電壓、電流、溫度、風扇轉速等可靠性相關的指標，并通過管理軟件的報警和遠程管理功能提高系統(tǒng)的可靠性。參見圖3。

通過討論以上種種CompactPCI 6U背板的技術特點，我們可以發(fā)現(xiàn)，基于這種技術標準的刀片服務器系統(tǒng)，不但可以實現(xiàn)高性能和高計算密度的服務器集群，而且還可以很好地實現(xiàn)各種基于語音業(yè)務的增值電信服務，實現(xiàn)IP網(wǎng)和語音網(wǎng)的集成，充分發(fā)揮服務器的計算能力和充分利用語音網(wǎng)絡方便的接入方式。這種平臺為我們未來的應用系統(tǒng)提供了一個非常廣闊的發(fā)展空間。

CompactPCI標準和技術特點

CompcatPCI標準是PIGMG組織開發(fā)的一系列標準，這一系列標準定義的是一種基于背板連接的計算機系統(tǒng)和I/O系統(tǒng)的標準，包括物理規(guī)格、電器特性、各種通信總線、可靠性、可管理性等一系列特性，主要的標準如下：
● PICMG 2.0 CompactPCI核心規(guī)格;
● PICMG 2.1 CompactPCI 熱拔插規(guī)格;
● PICMG 2.2 CompactPCI VME擴展標準;
● PICMG 2.3 CompactPCI PMC擴展接口定義;
● PICMG 2.5 CompactPCI 計算機與電話系統(tǒng)集成（CTI）規(guī)范（H.110總線）;
● PICMG 2.6 PCI到PCI橋;
● PICMG 2.9 CompactPCI系統(tǒng)管理總線;
● PICMG 2.11 電源規(guī)范;
● PCIMG 2.12 熱插拔體系結構;
● PICMG 2.13 系統(tǒng)冗余插槽;
● PICMG 2.16 以太網(wǎng)包交換背板規(guī)范;
● 未來會擴展到Infinband;
● 兼容H.110。

計算機世界報