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刀片服务器之CompactPCI 6U背板标准
胡雷钧 2002/06/13
刀片服务器，是高密度计算发展的一个典型产物，从其物理形态就可以看到其独到之处，一片板子（所谓的一个服务器刀片）即是一台独立的服务器，这在以往是很难想像的。
不过刀片服务器的优势不仅仅是高计算密度，其背板设计也给了系统设计者以丰富的想像空间，通过变换背板的标准，可以设计出具备各种不同功能、应用于各种不同领域的刀片服务器产品。
目前有很多厂商提供了一种3U的背板规格，通过这种背板可以为服务器提供电源、键盘鼠标和显示器的接入、部分管理功能和低速的I/O接口（如软盘、光驱等），还可以实现热插拔功能。这种规格的背板虽然很好地支持了高计算密度的集群，但从本质上与目前的机架服务器加KVM的形式没有太大区别，并没有太多的新意。
另一种普遍采用的是基于CompactPCI规范的6U背板标准。这种标准在背板上提供了5段针式接口（J1到J5），在每段不同的接口上设置了不同的总线和控制信号，从而提供很多系统特色。
64位和32位的PCI总线
CompactPCI背板上设置了PCI总线，在J1 接口上实现了32位PCI总线，J2接口上实现了64位PCI总线。这样使得连接在背板上的服务器刀片（SBC）可以通过PCI总线控制各种不同的I/O设备，尤其是各种与语音通信相关的I/O设备，比如T1/E1中继板、7号信令网关、IP电话网关、电话用户板等等，SBC通过PCI总线实现对这些板卡的控制和存取，从而实现各种基于语音的电话增值业务，如语音信箱、电话会议、CALL
CENTER、CRM中的主叫号码提取等等。
集成计算机和电话系统的H.110总线
集成计算机和电话系统的H.110总线在J4、J5接口上实现。通过这种总线，系统中与语音相关的I/O设备可以实现基于电路连接的无阻塞话音交换，这种交换方式是PCI总线和以太网所无法满足的。
10/100/1000M以太网交换总线
10/100/1000M以太网交换总线在J3接口实现。这种背板标准支持到每个SBC的10/100/1000M以太网连接，并且可以在背板上安装10/100/1000M的2～4层交换机，这样可以把系统中每个槽位上安装的SBC与交换机连接起来，提供一个基于IP的交换网络。通过集成这种总线，刀片服务器系统可以很好地集成IP业务和语音业务，提供各种不同的电信增值服务。
通常VoIP、语音信箱、主叫号码显示、各种基于数据库的应用等电信增值业务是通过PBX以及和PBX IP网接口连接的一系列服务器来实现，这种系统构成有很多不足的地方，比如：系统设备的标准相对封闭、系统构成复杂、维护较困难、系统扩展难度较大、系统的体积较大等等。
如果我们采用基于CompactPCI标准的刀片服务器系统来实现，系统可能就是完全另外一种样子（如图1），这样的实现，首先系统体积小，只要一个刀片服务器机箱；第二，系统基于标准的体系架构，开发和维护容易，成本低廉；第三，系统非常好地集成了语音通信和IP通信，易于部署增值电信业务；第四，系统具有较好的可扩展性，因为背板提供了丰富的带宽资源，同时单位空间内丰富的插槽，可以安装更多的服务器刀片，提供了充足的计算资源；第五，系统还可以利用各种高可靠性和高可管理性的特点。
服务器刀片的热插拔
通过背板上的特殊信号，在SBC插到背板上时，系统能够知道，并为系统供电，同时通过一个中断信号激活处理器并引导系统。当SBC从系统中移掉时，只要搬动SBC上下两端的移出把手，系统就会发出中断信号给处理器，处理器执行操作系统的关闭程序，同时通过SBC前面板上的LED显示操作系统已经安全关闭，然后可以安全地拔下SBC。
服务器刀片间的热备份 背板的各种总线往往会分成两段，每段有不同的SBC控制。在背板上存在两个特殊槽位，在这些槽位上的SBC同时连接到这两段总线上，正常状态下一个活动的SBC在控制两段总线和总线上的设备，另一个SBC处在备份状态，如果活动的SBC出现故障，备份SBC会接管两段总线和应用。参见图2。
支持IPMI规范的系统管理总线
IPMI是服务器标准的管理规范，CompactPCI背板支持这种标准，从而让整个系统处于一个基于开放标准的管理规范之下，让我们可以使用现在服务器上普遍采用的技术管理刀片服务器系统。我们可以方便地监控系统的电压、电流、温度、风扇转速等可靠性相关的指标，并通过管理软件的报警和远程管理功能提高系统的可靠性。参见图3。
通过讨论以上种种CompactPCI 6U背板的技术特点，我们可以发现，基于这种技术标准的刀片服务器系统，不但可以实现高性能和高计算密度的服务器集群，而且还可以很好地实现各种基于语音业务的增值电信服务，实现IP网和语音网的集成，充分发挥服务器的计算能力和充分利用语音网络方便的接入方式。这种平台为我们未来的应用系统提供了一个非常广阔的发展空间。
CompactPCI标准和技术特点
CompcatPCI标准是PIGMG组织开发的一系列标准，这一系列标准定义的是一种基于背板连接的计算机系统和I/O系统的标准，包括物理规格、电器特性、各种通信总线、可靠性、可管理性等一系列特性，主要的标准如下：
● PICMG 2.0 CompactPCI核心规格;
● PICMG 2.1 CompactPCI 热拔插规格;
● PICMG 2.2 CompactPCI VME扩展标准;
● PICMG 2.3 CompactPCI PMC扩展接口定义;
● PICMG 2.5 CompactPCI 计算机与电话系统集成（CTI）规范（H.110总线）;
● PICMG 2.6 PCI到PCI桥;
● PICMG 2.9 CompactPCI系统管理总线;
● PICMG 2.11 电源规范;
● PCIMG 2.12 热插拔体系结构;
● PICMG 2.13 系统冗余插槽;
● PICMG 2.16 以太网包交换背板规范;
● 未来会扩展到Infinband;
● 兼容H.110。
计算机世界报
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