COM-HPC интегрирует IPMI для улучшения QoS для пограничных серверов

PICMG выпустила спецификацию интерфейса COM-HPC для управления платформами встроенных систем. Цель состоит в том, чтобы помочь инженерам пограничных серверов управлять системами удаленно. Например, если система зависла, ИТ-администратор может нажать «Сброс» с таким же эффектом, как если бы он перешел на завод или другой объект. Спецификация ориентирована на проектирование компьютеров на базе COM-HPC Computer-on-Modules с целью упрощения обслуживания и повышения качества обслуживания.

Возможности удаленного управления - включая внеполосное управление - являются стандартными функциями для ИТ-администраторов. Эти возможности включают в себя мониторинг функциональности системы, установку новых обновлений и исправлений, а также устранение неполадок без физического присутствия в серверных комнатах.

Для многих поставщиков ИТ-услуг стандартной практикой является удаленный доступ к локальным серверам клиентов или размещение их где-нибудь в облаке. Возможности удаленного управления, поддерживающие эту испытанную практику, будут распространяться на технологии уровня пограничных серверов и шлюзов с появлением новой спецификации интерфейса PICMG COM-HPC (рисунок 1). Для обеспечения возможности оцифровки и IIoT, технологий пограничного сервера и уровня шлюза требуются возможности удаленного управления, чтобы преодолеть разрыв между ИТ бизнес-уровня и технологией эксплуатации промышленного уровня (OT).

Рис. 1. Стандарт COM-HPC разработан для нового распределенного уровня граничных вычислений. Поэтому поставщикам услуг для этого нового ИТ-уровня необходимы комплексные функции удаленного управления, аналогичные распределенному локальному или облачному оборудованию.

Инженеры, разрабатывающие платформы пограничного уровня на основе компьютеров-на-модулях, обычно хотят реализовать эти возможности таким образом, чтобы можно было адаптировать их к конкретным требованиям. Решая эту задачу, PICMG представила дополнительную спецификацию COM-HPC для управления системой. Чтобы не изобретать велосипед, части вспомогательной спецификации COM-HPC будут основываться на спецификации интерфейса интеллектуального управления платформой (IPMI).

Давайте глубже погрузимся в подспецификацию COM-HPC, посвященную интерфейсу управления системой, чтобы понять, какую пользу она приносит в конструкции COM-HPC.

Долголетие и стабильность имеют значение

Задача улучшения QoS пограничного сервера упала на IPMI, потому что он существует с 1998 года, достиг устойчивого состояния после дополнительных изменений, выпущенных в 2001 и 2004 годах, и пользуется всеобщим признанием. Подкомитет PICMG также использовал спецификацию Redfish, которая основана на API передачи репрезентативного состояния (RESTful) и продолжает выпускать новые функции.

Спецификация IPMI определяет протоколы, интерфейсы и архитектуру для мониторинга и управления компьютерной подсистемой (рисунок 2). IPMI стандартизирует формат описания низкоуровневого оборудования, а также формат для отправки и получения сообщений от контроллера управления платой (BMC).

Рисунок 2. Вызовы IPMI могут быть отправлены по сети в удаленную систему или в локальную подсистему. В большинстве случаев модульность системы является причиной для расширения функций IPMI также на подсистемы, такие как Computer-on-Modules.

Сообщения IPMI могут быть отправлены по сети на BMC удаленной системы или от BMC к локальной подсистеме, такой как источник питания. Эта универсальность в отношении отправки сообщений IPMI позволяет разделить сложные административные задачи на несколько подобластей.

Сообщения могут запрашивать текущее состояние оборудования или указывать BMC на действия - например, указывать BMC на увеличение охлаждения системы, указывать системе на перезагрузку или считывать показания датчика. Включение передачи задач управления на выделенный физический аппаратный компонент снижает нагрузку на аппаратное обеспечение хоста и операционную систему. Спецификация IPMI также отделяет управление системой от целевой платформы, так что функции управления системой могут быть запущены, даже когда целевая платформа не работает.

Все эти функции сделали спецификацию IPMI фактическим стандартом для управления серверным оборудованием. Долговечность спецификации обеспечивается тем, что разработчики спецификации намеренно сделали необходимые команды очень простыми, не оставляя места для недоразумений.

Гибкая структура спецификации IPMI позволяет добавлять новые сетевые функции (NetFn) и инструкции помимо обязательных и дополнительных команд исходной спецификации. Различные отраслевые рабочие группы уже воспользовались этой свободой и определили свои собственные специфические сетевые функции и команды для работы с технологиями и функциями, которые не были учтены при создании спецификации.

Множество вариантов удаленного управления

Для систем «Компьютер на модулях» гибкая структура упрощает внесение корректировок, необходимых для добавления удаленного управления. Одно изменение касалось встроенной EEPROM COM-HPC (EEEP). EEEP содержит информацию о поставщиках, слотах памяти, сетевых возможностях и многом другом. Большая часть этой информации аналогична той, которая хранится в заменяемом на месте модуле (FRU) IPMI. Чтобы избежать дублирования этих данных, функции удаленного управления COM-HPC включают рекомендации о том, как устройство IPMI должно заполнять FRU информацией, содержащейся в устройстве EEEP.

Учитывая широкий спектр рынков модулей COM-HPC, включая удаленные центры обработки данных, туманные / пограничные серверы и удаленные установки, важно иметь гибкий набор вариантов удаленного управления. Разработчики также должны были учитывать, что стандарт определяет очень разные уровни зрелости поддержки IPMI для модулей и несущих плат.

Уровни зрелости IPMI модулей варьируются от неуправляемых модулей (M.U) и базовых управляемых модулей (M.B) до полностью управляемых модулей (M.F). Уровни несущих плат варьируются от неуправляемых (C.U) до управляемых несущих плат (C.M). Различия подробно описаны в спецификации, но на данном этапе наиболее важно знать, что все эти модули и несущие платы остаются совместимыми.

Спецификация COM-HPC IPMI позволяет всем типам несущих плат правильно работать со всеми типами модулей.

Гибкое управление и контроль платформ

Подкомитет PICMG COM-HPC IPMI осознал, что различные сценарии, в которых необходимы базовые функции управления, не будут обслуживаться универсальным решением. Таким образом, доступны несколько комбинаций конструкции модуля и несущей для таких задач, как включение и выключение системы или указание системе получить информацию о сети.

Например, при работе с одной несущей платой, содержащей до четырех модулей, более эффективно для каждого модуля иметь независимые возможности полного управления. Однако другой сценарий может выиграть от полноценной реализации IPMI на несущей плате, позволяющей настраивать определенные функции независимо от того, является ли модуль управляемым или неуправляемым (рисунок 3).

Рис. 3. Модули и несущие платы могут иметь разные уровни зрелости поддержки IPMI, но будут оставаться совместимыми друг с другом, что позволяет создавать различные конфигурации системы - от одного неуправляемого носителя с четырьмя управляемыми модулями до управляемого носителя с неуправляемыми модулями.

Всегда будут системные дизайнеры, которым не нужны функции управления. И всегда найдутся системные дизайнеры, которым нужны минимальные возможности управления. Таким образом, было важно установить приоритет взаимодействия между всеми уровнями управления модулями. Но также было крайне важно, чтобы дизайнеры имели доступ к как можно большему количеству ресурсов.

Чем больший доступ к системным ресурсам предоставляется, тем мощнее становится IPMI. Эта взаимосвязь между доступом и мощностью является причиной того, что новая спецификация COM-HPC имеет некоторые специфические интерфейсы, которые обеспечивают наиболее полные функции управления системой. Первым среди них является интерфейс интеллектуальной шины управления платформой (IPMB), который позволяет несущей плате BMC получать доступ к контроллеру управления модулями (MMC).

Но спецификация не ограничивается этой шиной. Одним из новых интерфейсов, специально предназначенных для несущей платы BMC, является выделенная отдельная линия PCI Express Lane, которая включает в себя графический контроллер и управляет им.

Дополнительные интерфейсы, предназначенные для использования IPMI, - это интерфейс I2C, порты USB и кнопки питания. Через эти выделенные каналы IPMI, которые также доступны удаленно через BMC, системные администраторы могут контролировать поведение почти всей платформы для обеспечения наилучшего качества обслуживания, минимального времени простоя и наиболее эффективного удаленного обслуживания.

Приведу несколько примеров:

• Интерфейс I2C можно использовать для доступа к данным EEEP в модуле.
• Порты USB можно использовать для эмуляции USB-устройств, например клавиатуры и мыши или DVD-дисковода.
• Элементы управления питанием можно использовать для дистанционного включения / выключения системы.
• Элементы управления питанием могут использоваться для задержки загрузки системы, пока BMC выполняет дополнительную инициализацию платформы.

Таким образом, новая вспомогательная спецификация PICMG COM-HPC открывает путь для комплексной функциональности управления платформой IPMI. Инженеры могут начать думать о схемах проектирования оборудования для реализации IPMI. В то же время поставщики модулей и их партнеры могут работать над реализациями BMC и MMC, например, используя SP-X и / или открытое стандартное микропрограммное обеспечение, такое как OpenBMC (рисунок 4).

Рис. 4. Первые клиентские модули congatec COM-HPC, доступные на рынке, оснащены 11 вариантами процессоров Intel Xeon, Core и Celeron (кодовые названия Tiger Lake U и Tiger Lake H). Стартовый комплект congatec с несущей платой eval и охлаждающим решением уже доступен с функциональной проверкой. Индивидуальные варианты реализации COM-HPC PMI поддерживаются по запросу.

OpenBMC - это дистрибутив Linux для контроллеров управления, используемых в серверах, коммутаторах в верхней части стойки, RAID-устройствах и других устройствах. OpenBMC использует Yocto, OpenEmbedded, systemd и D-Bus для легкой настройки платформ. Он полностью соответствует IPMI 2.0 и DCMI и обеспечивает управление хостом, например, питание, охлаждение, светодиоды, инвентаризацию, события и сторожевой таймер.

OpenBMC также предлагает широкий выбор интерфейсов, от удаленного KVM, SOL на основе SSH и пользовательских веб-интерфейсов до интерфейсов на основе REST и D-Bus. Инженеры получают выгоду от моделирования оборудования, а также от функций автоматического тестирования. Поддержка обновления кода для нескольких образов BMC / BIOS дополняет последний набор функций.

Заключение

Основным преимуществом для сборщиков систем является то, что, хотя спецификация PICMG COM-HPC Computer-on-Modules является совершенно новой, она включает в себя проверенные технологии управления IPMI и Redfish, на основе которых можно внедрять инновации.

Это, несомненно, придаст импульс принятию новой спецификации PICMG COM-HPC Computer-on-Modules.