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刀片服務(wù)器之CompactPCI 6U背板標(biāo)準(zhǔn)

胡雷鈞 2002/06/13

刀片服務(wù)器，是高密度計(jì)算發(fā)展的一個(gè)典型產(chǎn)物，從其物理形態(tài)就可以看到其獨(dú)到之處，一片板子（所謂的一個(gè)服務(wù)器刀片）即是一臺(tái)獨(dú)立的服務(wù)器，這在以往是很難想像的。

不過(guò)刀片服務(wù)器的優(yōu)勢(shì)不僅僅是高計(jì)算密度，其背板設(shè)計(jì)也給了系統(tǒng)設(shè)計(jì)者以豐富的想像空間，通過(guò)變換背板的標(biāo)準(zhǔn)，可以設(shè)計(jì)出具備各種不同功能、應(yīng)用于各種不同領(lǐng)域的刀片服務(wù)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(guò)這種背板可以為服務(wù)器提供電源、鍵盤(pán)鼠標(biāo)和顯示器的接入、部分管理功能和低速的I/O接口（如軟盤(pán)、光驅(qū)等），還可以實(shí)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(jì)算密度的集群，但從本質(zhì)上與目前的機(jī)架服務(wù)器加KVM的形式?jīng)]有太大區(qū)別，并沒(méi)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(biāo)準(zhǔn)。這種標(biāo)準(zhǔn)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(shè)置了不同的總線和控制信號(hào)，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(shè)置了PCI總線，在J1 接口上實(shí)現(xiàn)了32位PCI總線，J2接口上實(shí)現(xiàn)了64位PCI總線。這樣使得連接在背板上的服務(wù)器刀片（SBC）可以通過(guò)PCI總線控制各種不同的I/O設(shè)備，尤其是各種與語(yǔ)音通信相關(guān)的I/O設(shè)備，比如T1/E1中繼板、7號(hào)信令網(wǎng)關(guān)、IP電話網(wǎng)關(guān)、電話用戶板等等，SBC通過(guò)PCI總線實(shí)現(xiàn)對(duì)這些板卡的控制和存取，從而實(shí)現(xiàn)各種基于語(yǔ)音的電話增值業(yè)務(wù)，如語(yǔ)音信箱、電話會(huì)議、CALL CENTER、CRM中的主叫號(hào)碼提取等等。

集成計(jì)算機(jī)和電話系統(tǒng)的H.110總線

集成計(jì)算機(jī)和電話系統(tǒng)的H.110總線在J4、J5接口上實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這種總線，系統(tǒng)中與語(yǔ)音相關(guān)的I/O設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)基于電路連接的無(wú)阻塞話音交換，這種交換方式是PCI總線和以太網(wǎng)所無(wú)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(shí)現(xiàn)。這種背板標(biāo)準(zhǔn)支持到每個(gè)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(jī)，這樣可以把系統(tǒng)中每個(gè)槽位上安裝的SBC與交換機(jī)連接起來(lái)，提供一個(gè)基于IP的交換網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)集成這種總線，刀片服務(wù)器系統(tǒng)可以很好地集成IP業(yè)務(wù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)，提供各種不同的電信增值服務(wù)。

通常VoIP、語(yǔ)音信箱、主叫號(hào)碼顯示、各種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用等電信增值業(yè)務(wù)是通過(guò)PBX以及和PBX IP網(wǎng)接口連接的一系列服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種系統(tǒng)構(gòu)成有很多不足的地方，比如：系統(tǒng)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)封閉、系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜、維護(hù)較困難、系統(tǒng)擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)的刀片服務(wù)器系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可能就是完全另外一種樣子（如圖1），這樣的實(shí)現(xiàn)，首先系統(tǒng)體積小，只要一個(gè)刀片服務(wù)器機(jī)箱；第二，系統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)的體系架構(gòu)，開(kāi)發(fā)和維護(hù)容易，成本低廉；第三，系統(tǒng)非常好地集成了語(yǔ)音通信和IP通信，易于部署增值電信業(yè)務(wù)；第四，系統(tǒng)具有較好的可擴(kuò)展性，因?yàn)楸嘲逄峁┝素S富的帶寬資源，同時(shí)單位空間內(nèi)豐富的插槽，可以安裝更多的服務(wù)器刀片，提供了充足的計(jì)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(diǎn)。

服務(wù)器刀片的熱插拔

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

服務(wù)器刀片間的熱備份 背板的各種總線往往會(huì)分成兩段，每段有不同的SBC控制。在背板上存在兩個(gè)特殊槽位，在這些槽位上的SBC同時(shí)連接到這兩段總線上，正常狀態(tài)下一個(gè)活動(dòng)的SBC在控制兩段總線和總線上的設(shè)備，另一個(gè)SBC處在備份狀態(tài)，如果活動(dòng)的SBC出現(xiàn)故障，備份SBC會(huì)接管兩段總線和應(yīng)用。參見(jiàn)圖2。

支持IPMI規(guī)范的系統(tǒng)管理總線

IPMI是服務(wù)器標(biāo)準(zhǔn)的管理規(guī)范，CompactPCI背板支持這種標(biāo)準(zhǔn)，從而讓整個(gè)系統(tǒng)處于一個(gè)基于開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的管理規(guī)范之下，讓我們可以使用現(xiàn)在服務(wù)器上普遍采用的技術(shù)管理刀片服務(wù)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(fēng)扇轉(zhuǎn)速等可靠性相關(guān)的指標(biāo)，并通過(guò)管理軟件的報(bào)警和遠(yuǎn)程管理功能提高系統(tǒng)的可靠性。參見(jiàn)圖3。

通過(guò)討論以上種種CompactPCI 6U背板的技術(shù)特點(diǎn)，我們可以發(fā)現(xiàn)，基于這種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的刀片服務(wù)器系統(tǒng)，不但可以實(shí)現(xiàn)高性能和高計(jì)算密度的服務(wù)器集群，而且還可以很好地實(shí)現(xiàn)各種基于語(yǔ)音業(yè)務(wù)的增值電信服務(wù)，實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)和語(yǔ)音網(wǎng)的集成，充分發(fā)揮服務(wù)器的計(jì)算能力和充分利用語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)方便的接入方式。這種平臺(tái)為我們未來(lái)的應(yīng)用系統(tǒng)提供了一個(gè)非常廣闊的發(fā)展空間。

CompactPCI標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)特點(diǎn)

CompcatPCI標(biāo)準(zhǔn)是PIGMG組織開(kāi)發(fā)的一系列標(biāo)準(zhǔn)，這一系列標(biāo)準(zhǔn)定義的是一種基于背板連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和I/O系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)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(kuò)展標(biāo)準(zhǔn);
● PICMG 2.3 CompactPCI PMC擴(kuò)展接口定義;
● PICMG 2.5 CompactPCI 計(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu);
● 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(lái)會(huì)擴(kuò)展到Infinband;
● 兼容H.110。

計(jì)算機(jī)世界報(bào)