ATCA培训教材(共53张).pptx

ATCA相关标准及实践培训教材ATCA简介 ATCA即Advanced Telecom Computing Architecture，提供电信运营级需求“可靠性、可用性、适用性”的应用 ATCA规范包括PICMG 3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5等一系列规范，核心规范定义了ATCA系列规范中的机构、电源、散热、互联、系统管理部分；辅助规范内容则定义了在核心规范中互联的传输方式机械结构 Front Boards，即前插的ATCA板卡 RTMs，即后IO板。 Backplane，即机箱的背板。 Subrack，即背板处的子插槽。组合关系组合（侧视图）机箱（Shelf）Connector Zones Zone 1，电源连接和机箱管理 Zone 2，数据传输接口 Zone 3，用户自定义IO连接ATCA机箱管理 提供底层硬件管理服务 包括机箱的电源、风扇、数据互联等的管理 监测系统的健康，收集信息，必要时直接改变板卡的状态机箱管理架构板卡接口ATCA管理基本单元 ShMCShelf Management Controller，是Shelf Manager的控制单元，对整个机箱进行管理控制 IPMCIPM Controller，每块ATCA板都存在这个单元，通过和ShMC交互对本板控制管理。IPMI规范 ATCA管理采用IPMI消息机制，基于IPMI 1.5规范，即Intelligent Platform Management Interface。 ATCA在此基础上又定义了独有的扩展命令消息。IPMI 消息 IPMI消息可以承载在各种硬件接口上，例如IPMB、serial/modem、LAN等。 IPMI消息采用Request/Response协议，Request消息可称为command。 IPMI commands按Network Function Code来分组，同时又有相应的command号，两者一起标识唯一的命令。IPMB接口 在ATCA架构中，IPMI消息的传输主要基于IPMB-0接口。 IPMB基于I2C，提供双路冗余I2C连接，提高传输的可靠性。两路分别称为IPMB-A和IPMB-B。 ShMC与IPMC之间的IPMB接口可以是Bus型的或者是星型的，两者各有优缺点。IPMB消息格式Event消息 Event消息是一类特殊的IPMI消息，一般IPMC只是被动地接受ShMC的命令，而Event消息是IPMC主动发起的，通常是一些需要通知ShMC作出反应的事件发生，而产生此类消息。寻址 IPMI消息的传输必须要有地址来标识通信双方。 在ATCA体系中共有4种地址类型： Hardware address IPMB address Physical address Shelf addressHardware address 硬件地址由机箱背板提供，每个槽位都有不同地址，板卡插入后通过Zone1连接器的pin脚来获取此地址。 硬件地址由7 bits组成。IPMB address IPMB地址和I2C地址直接相关，I2C地址用7 bits标识，IPMB地址用8 bits标识。 IPMB地址是硬件地址左移一位后的值。 20h为ShMC的IPMB地址。 00h为广播地址。Physical address Physical地址表征板卡在机箱中的位置。 Physical address由site number和site type来唯一确定。Shelf address 当有多个Shelf时，就需要有Shelf address来标识每个机箱。 Shelf address的定义比较灵活，各厂商各有不同，一般是一串字符。 各板卡可通过IPMI消息从ShMC获取Shelf address。Hardware地址和Physical地址映射重要概念 FRU，Field Replacable Unit，也就是可热插拔的单元，ATCA板卡、后IO板、ShMC管理板等都是FRU。 Sensor，这不是指物理上的，只是逻辑上的，对于会产生事件或有值需要ShMC知道的那类对象都可以虚拟成sensor。FRU ATCA定义了两种类型的FRU： 一种是Intelligent FRU，本身包含IPMC单元。 另一种是Managed FRU，它可以是Intellegent FRU，也可以是被Intelligent FRU描述的对于IPMI架构可见的FRU。FRU Infomation Intelligent FRU的IPMC需要维护FRU Infomation，这些信息描述了FRU的相关信息，通常存放在EEPROM等介质上。 ShMC会从IPMC收集FRU infomation。 FRU信息的格式遵照Platform Management FRU Information Storage Definition v1.0规范Sensor sensor按照value的类型可分为离散型和模拟型。 ATCA框架定义了一些必须实现的sensor： FRU Hotswap sensor IPMB Physical Link sensor 通常还包括以下sensor，但可选： temperature sensor voltage sensorSDR（Sensor Device Record） SDR描述了sensor的信息和其他一些对象。 ShMC从每个IPMC收集SDR信息，从而获取IPMC及其包含的snesor的详细信息。FRU的active和deactive FRU可以热插拔，为了系统能安全地激活和关闭，ATCA定义了一系列流程来完成这些动作。 ATCA定义了m0-m7共8种状态来描述FRU的状态，通过命令的交互，在各种状态间迁移。 通常板卡会提供一个把手开关，有开和关两种状态，当开关状态改变，会触发hotswap event通知ShMC，引发相应动作。FRU 状态 M0：FRU not installed M1：FRU inactive M2：FRU activation request M3：FRU activation in precess M4：FRU active M5：FRU deactivation request M6：FRU deactivation in process M7：communication lost状态迁移LED指示灯 ATCA定义了板卡前面板LED的标准。包括以下几种： BLUE LED：指示hotswap状态 LED1（OOS LED）:显示出错或故障状态 LED2（STATUS LED）（可选）：常用来显示一些状态。 LED3（POWER LED）（可选）：常用来显示Payload上电状态。 应用相关LED（可选）：视应用而定E-keying E-keying机制是ATCA用来动态满足需求的一种机制，可以用来： 可以阻止对板卡的损坏 阻止误操作 检验fabric的兼容性 E-keying信息定义存放在FRU Information中供电 ATCA给板卡供电也是高度可控的，是一个协商动态的过程。 FRU需要的最大电源能力也记录在FRU infomation中，ShMC获取后可给FRU分配合适的供电或发现无法提供可拒绝给FRU的payload激活。告警及相应处理 FRU的模拟型sensor例如温度、电压等，可以设置多个门限，当越过某个门限值，会产生相应的告警事件通知ShMC，ShMC会根据事件的严重程度作出相应举动。比如点亮OOS LED，提高风扇转速，或干脆直接关掉板卡payload的供电。数据传输 ATCA板卡通过Zone2连接到背板，相互间可以建立数据通道。 数据接口有以下4种类型： base interface fabric interface update channel interface synchronization clock interface背板拓扑 ATCA可以通过构建不同的背板拓扑来支持不同的应用。 base interface一直被配置成dual star模式。 fabric interface可配置成以下3种模式： dual star dual dual star full meshDual StarDual Dual Star 与dual star类似，每块node板和另2路独立冗余的fabric 交换有dual star的拓扑连接Full Mesh板卡类型 按在机箱中的角色来分： Hub boards Node boards Mesh enabled boards 按结构来分： 单板 载板Base interface base interface支持10/100/1000 base-T的ethernet连接，采用dual star拓扑 base interface通常用来作为管理通道 支持E-keyingFabric interface Fabric interface根据背板可以有不同的拓扑结构 PICMG 3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5协议族中定义了一系列不同数据传输方式 支持E-keyingUpdate Channel interface update channel interface建立在点对点的连接上，通常是在背板的相邻板卡之间Synchronization clock interface 提供了一组clock bus以便应用能实现多板的时钟同步。MicroTCA/AMC简介 MicroTCA作为ATCA的补充，可以直接使用AMC卡，以建立更小型的系统。 AMC卡，即Advanced Mezzanine Card，原先是作为ATCA板卡的module存在的，可以插在ATCA载板上使用在ATCA机箱中，引入MicroTCA后，AMC卡就可以直接插在MicroTCA机箱中工作。 McrioTCA/AMC系统看起来就是ATCA的缩微版。MicroTCA机箱管理框架AMC在ATCA环境下的架构MicroTCA管理基本单元 MCH，即MicroTCA Carrier Hub，它看起来像ATCA中的Shelf Manager，同时又兼具交换板的功能。MCH上的控制管理单元叫MCMC（MicroTCA Carrier Management Controller）。作用类似ShMC。 AMC，即Advanced Mezzanine Card，作为机箱中的业务卡。每块AMC中有一个控制管理单元叫MMC（Module Management Controller），作用类似IPMC，可与MCMC交互。公司目前与ATCA相关产品 出于市场等考虑，公司的ATCA产品并未完全按照ATCA标准开发，有标准卡，也有非标卡。 ATCA板在硬件是符合ATCA规范的，但在实际使用时，根据机箱中是否配有Shelf Manager，有标准和非标的用法。 AMC卡有完全符合AMC标准的卡，但大部分卡是硬件上也不符合规范的自定义卡。公司的IPMC实现 公司的IPMC由于要适应标准和非标的用法，软件的设计就要兼容2种模式。标准的用法完全按照规范实现。非标的模式实际上就是忽略ShMC的存在，IPMC不经过交互过程，直接给payload上电。 两种模式下，IPMC和payload之间都可以通过FPGA实现相互间的通信，通信方式即可以是寄存器访问，也可以是类似IPMI消息的Request/Response方式。非标机箱的管理 当ATCA机箱中不安装Shelf manager时，实际上各ATCA板卡各自独立工作，没有一个集中式的管理，但实际应用时还是需要能从一块ATCA卡简单地访问管理机箱中所有板卡，而且是类似于原有体系的。 对于有些机箱的I2C总线是BUS型的，也就是所有板卡的IPMB间也是可以互通的。IPMC工作在非标模式下利用了这一点，可以在某块ATCA板的payload端运行一个软件，根据各板卡的IPMB地址对每块板卡进行访问控制。包括读取温度，复位板卡等。常见Shelf Manager 市场上Shelf Manager也有不少，目前较常见的我们公司也在用的主要是Pigeon Point的。 通过使用Shelf manager可以增加对整个ATCA管理体系的认识。演讲完毕，谢谢观看！