COM-HPC整合IPMI 提升邊緣服務(wù)器服務(wù)質(zhì)量

PICMG發(fā)表針對嵌入式系統平臺管理的COM-HPC接口規范，目的為協(xié)助邊緣服務(wù)器工程師遠程管理系統。例如當系統當機時(shí)，IT管理員可按下重置按鈕，發(fā)揮與親臨車(chē)間或其他場(chǎng)所相同的效果。該規范專(zhuān)為以COM-HPC嵌入式計算機模塊為基礎的邊緣計算機而設計，旨在簡(jiǎn)化維護及提升服務(wù)質(zhì)量。

對IT管理員來(lái)說(shuō)，其標準功能涵蓋了頻外管理的遠程管理能力，其中包括在無(wú)須親臨服務(wù)器機房的情況下，即可監控系統功能、安裝更新與修補程序以及故障排除。

大多數IT服務(wù)提供業(yè)者的標準做法，是遠程訪(fǎng)問(wèn)客戶(hù)本地服務(wù)器或進(jìn)行云端托管。隨著(zhù)新的PICMG COM-HPC接口規范問(wèn)世，支持這項行之有年做法的遠程管理功能，將延伸至邊緣服務(wù)器與網(wǎng)關(guān)伺服層技術(shù)。邊緣服務(wù)器與網(wǎng)關(guān)伺服層技術(shù)實(shí)現了數字化及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT），但需要遠程管理功能彌補商業(yè)級IT與工業(yè)級營(yíng)運科技（OT）間的落差。

而以嵌入式計算機模塊為基礎去設計邊緣層平臺的工程師，通常會(huì )希望透過(guò)客制化滿(mǎn)足特定需求，進(jìn)而執行這些功能。PICMG特別針對這項需求，推出了適用于系統管理的COM-HPC子規范，且為了不造成重工，部分子規范將使用智能型平臺管理接口（IPMI）規格。接下來(lái)讓我們更深入探究系統管理接口專(zhuān)用的COM-HPC子規范，了解其規范對COM-HPC設計有何幫助吧。

這項工作之所以以IPMI為基礎，是因為IPMI自1998年提出后，經(jīng)過(guò)2001年與2004年的陸續改版后達到穩健狀態(tài)，而受到廣大使用者接納。PICMG小組委員會(huì )也采用了以表現層狀態(tài)轉換（RESTful）API為基礎的Redfish規范，并持續發(fā)表新功能。


 
圖1 : COM-HPC標準專(zhuān)為全新邊緣運算層設計，采用分布式架構，因此這項全新IT層級服務(wù)，提供了業(yè)者需要具備類(lèi)似分布式本地或云端設備的全方位遠程管理功能。

長(cháng)久性與穩定性至關(guān)重要
IPMI規范定義了監控管理計算機子系統的協(xié)議、接口與架構，對描述底層硬件以及從板載管理控制器（BMC）接收和傳送訊息的格式進(jìn)行了標準化。 IPMI訊息可透過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送至遠程系統BMC，或從BMC傳送至電源等本機子系統。這種傳送IPMI訊息的靈活性，使其可將復雜的管理任務(wù)劃分為數個(gè)子區域。訊息可查詢(xún)硬件當前狀態(tài)，或命令BMC行動(dòng)，如指示提升系統散熱效果、要求系統重開(kāi)機，或讀取傳感器。將管理任務(wù)卸除至專(zhuān)用實(shí)體硬件組件，可減少主機硬件與操作系統負擔。IPMI規范也將系統管理與主要平臺脫鉤，即使在主要平臺停機時(shí)，仍可執行系統管理功能。上述功能讓IPMI規范成為管理服務(wù)器硬件的真實(shí)標準。規范開(kāi)發(fā)人員刻意將必要的命令簡(jiǎn)潔化，以避免誤解的可能性，進(jìn)而確保規范的長(cháng)久可用性。

IPMI規范的彈性框架可在原有強制及選擇性命令之外，新增新的網(wǎng)絡(luò )功能（NetFn）與指令。這種自由度已讓許多產(chǎn)業(yè)工作團體受益，使其得以定義自身特定網(wǎng)絡(luò )功能及命令，應對在制定規范時(shí)未曾想到的技術(shù)與功能。



 
圖2 : IPMI呼叫可透過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送至遠程系統或本機子系統。于大多數情況下，系統模塊化是為了將IPMI功能延伸至子系統（如嵌入式計算機模塊）。

各種遠程管理選項
對嵌入式計算機模塊系統而言，彈性框架讓新增遠程管理所需的調整更為簡(jiǎn)單。一項關(guān)于COM-HPC嵌入式EEPROM（EEEP）的調整，EEEP包含供貨商信息、內存插槽、連網(wǎng)功能等，這些信息大致與IPMI現場(chǎng)替換單元（FRU）中所儲存的信息相同。為避免復制本數據，COM-HPC遠程管理功能也涵蓋了IPMI裝置如何將EEEP裝置中，儲存信息植入FRU的相關(guān)建議。

有鑒于COM-HPC模塊市場(chǎng)龐大，包括遠程數據中心、霧端／邊緣服務(wù)器與遠程安裝，擁有彈性的遠程管理選項是相當重要的。此外開(kāi)發(fā)人員也應考慮該規范對IPMI提供給模塊及載板的支持成熟度的要求是截然不同的；模塊的IPMI成熟度范圍包括未受管理模塊（M.U）、基本管理模塊（M.B），到完全管理模塊（M.F）。載板程度則為未受管理（C.U）到管理載板（C.M）。規范中詳列各種差異，但本階段最重要的是了解這些模塊與載板的互操作性不受影響。COM-HPC IPMI規范讓各類(lèi)載板在各種模塊中正確運作。

關(guān)鍵在于靈活性
PICMG COM-HPC IPMI小組委員會(huì )體認到，一體適用的解決方案無(wú)法符合各種情況所需的基本管理功能，因此才會(huì )有使用于如控制系統開(kāi)啟／關(guān)閉，或告知系統取得網(wǎng)絡(luò )信息等任務(wù)的若干模塊與載板設計的結合。

舉例來(lái)說(shuō)，使用搭載達4個(gè)模塊的單一載板工作時(shí)，讓個(gè)別模塊具備獨立完整的管理功能更能提升效率。不過(guò)，載板上完全成熟的IPMI執行可對其他情況產(chǎn)生效益，不論模塊是否是在受到管理的條件下，皆能對特定功能進(jìn)行客制化。當然，一定也會(huì )有系統設計人員不想要管理功能，或是只想要最少的管理功能。因此，最重要的是所有模塊管理層間的互操作性。


 
圖3 : 盡管模塊及載板的IPMI支持成熟度不盡相同，但仍保留可互操作性，以實(shí)現各種系統設定─從搭載4個(gè)管理模塊的單一未受管理載具，到搭載未受管理模塊的管理載具。

靈活管理控制平臺
IPMI可存取越多的系統資源，功能就會(huì )越強大。這種存取與電源間的關(guān)系，便是新的COM-HPC規范具備數個(gè)特定接口，并提供最全方位系統管理功能的原因。首先是智能型平臺管理總線(xiàn)（IPMB）接口，讓載板BMC得以存取模塊管理控制器（MMC）。但規范不僅限于此總線(xiàn)，專(zhuān)用的獨立PCI Express通道便是特別針對載板BMC的一款新接口，包含了圖型控制器并加以驅動(dòng)。IPMI專(zhuān)用的其他接口包括I2C接口、USB端口，以及電源鈕控制。這些專(zhuān)用IPMI通道亦可透過(guò)BMC遠程訪(fǎng)問(wèn)，讓系統管理員幾乎可完全控制平臺行為，實(shí)現最佳QoS、最少停機時(shí)間，與最高效的遠程維護。以下為數個(gè)范例：
? I2C接口可用于存取模塊上的EEEP數據。
? USB端口可用于仿真如鍵盤(pán)與鼠標，或DVD光驅等USB裝置。
? 電源控制可用于遠程啟動(dòng)／關(guān)閉系統。
? 當BMC執行其他平臺初始化時(shí)，電源控制可用于延遲系統開(kāi)機。

新的PICMG COM-HPC子規范藉此為全方位IPMI平臺管理功能奠定基礎，工程師可開(kāi)始思考建置IPMI的硬件設計構想。于此同時(shí)，模塊供貨商與其合作伙伴可建置BMC與MMC，例如使用SP-X及（或）OpenBMC等開(kāi)源標準韌體。

OpenBMC為L(cháng)inux發(fā)行版，適用于服務(wù)器、置頂式交換器、RAID設備與其他裝置中的管理控制器。OpenBMC適用于次世代以COM-HPC為基礎的系統，利用Yocto、OpenEmbedded、systemd與D-Bus，讓平臺客制化更為輕松。具備與DCMI的完整IPMI 2.0兼容性，并搭載如電力、冷卻、LED、庫存、活動(dòng)與監視器等主機管理功能。OpenBMC并提供各種接口選項，從遠程KVM、以SSH為基礎的SOL、以網(wǎng)絡(luò )為基礎的用戶(hù)接口，到REST以及以D-Bus為基礎的接口。工程師可受益于硬件仿真及自動(dòng)測試功能，而對各種BMC/BIOS映像的代碼更新支持則讓最近功能集更為完整。


結論
對系統建置人員來(lái)說(shuō)，PICMG COM-HPC嵌入式計算機模塊規范的主要優(yōu)勢，是在于盡管此為全新規范，但卻涵蓋了成熟的IPMI與Redfish管理技術(shù)并加以創(chuàng )新，而這無(wú)疑將成為接納PICMG新COM-HPC嵌入式計算機模塊規范的動(dòng)力。

（本文作者Aaron Pop為康佳特資深軟件工程師；David Wise為AMI資深軟件工程師；Jessica Isquith為PICMG總裁）