COM-HPC integreert IPMI om QoS voor edge-servers te verbeteren

PICMG lanceerde een COM-HPC-interfacespecificatie voor het beheer van embedded systeemplatforms. Het doel is om edge-servertechnici te helpen systemen op afstand te beheren. Als een systeem bijvoorbeeld is opgehangen, kan een IT-beheerder op reset drukken met hetzelfde effect alsof hij naar een fabrieksvloer of een andere locatie is gegaan. De specificatie is gericht op edge-computerontwerpen op basis van COM-HPC Computer-on-Modules met als doel het onderhoud te vereenvoudigen en de servicekwaliteit te verbeteren.

Mogelijkheden voor beheer op afstand - tot en met out-of-band beheer - zijn standaardfuncties voor IT-beheerders. Deze mogelijkheden omvatten het bewaken van de systeemfunctionaliteit, het installeren van nieuwe updates en patches en het oplossen van problemen zonder fysiek aanwezig te zijn in serverruimten.

Het is standaardpraktijk voor veel IT-serviceproviders om op afstand toegang te krijgen tot de on-premises servers van klanten of deze ergens in de cloud te hosten. De mogelijkheden voor beheer op afstand die deze beproefde praktijk ondersteunen, zullen met de komst van de nieuwe PICMG COM-HPC-interfacespecificatie worden uitgebreid tot edge-server- en gatewaylaagtechnologieën (Afbeelding 1). Om digitalisering en de IIoT-, edge-server- en gateway-laagtechnologieën mogelijk te maken, zijn beheermogelijkheden op afstand nodig om de kloof tussen zakelijke IT en industriële operationele technologie (OT) te overbruggen.

Figuur 1. De COM-HPC-standaard is ontworpen voor de nieuwe edge computing-laag, die wordt gedistribueerd. Serviceproviders voor deze nieuwe IT-laag hebben daarom uitgebreide functies voor beheer op afstand nodig die vergelijkbaar zijn met gedistribueerde on-premises of cloudapparatuur.

Ingenieurs die edge-layer-platforms ontwerpen op basis van Computer-on-Modules, willen deze mogelijkheden doorgaans implementeren op een manier die kan worden aangepast aan specifieke eisen. Om aan deze behoefte tegemoet te komen, introduceerde PICMG een COM-HPC-subspecificatie voor systeembeheer. Om het wiel niet opnieuw uit te vinden, zullen delen van de COM-HPC-subspecificatie gebaseerd zijn op de Intelligent Platform Management Interface (IPMI)-specificatie.

Laten we dieper ingaan op de COM-HPC-subspecificatie voor de systeembeheerinterface om te begrijpen hoe deze COM-HPC-ontwerpen ten goede komen.

Levensduur en stabiliteit zijn belangrijk

De taak van het verbeteren van de QoS van de edge-server viel bij IPMI omdat het al sinds 1998 bestaat, een robuuste staat heeft bereikt na aanvullende revisies die in 2001 en 2004 zijn uitgebracht, en algemeen wordt aanvaard. De PICMG-subcommissie gebruikte ook de Redfish-specificatie, die is gebaseerd op een Representational State Transfer (RESTful) API en blijft nieuwe functies uitbrengen.

De IPMI-specificatie definieert de protocollen, interfaces en architectuur voor het bewaken en beheren van een computersubsysteem (Figuur 2). IPMI standaardiseert het formaat voor het beschrijven van hardware op laag niveau, evenals het formaat voor het verzenden en ontvangen van berichten van een board management controller (BMC).

Figuur 2. IPMI-oproepen kunnen via het netwerk naar een extern systeem of naar een lokaal subsysteem worden verzonden. In de meeste gevallen is de modulariteit van een systeem een ​​reden om de IPMI-functies ook uit te breiden naar subsystemen, zoals Computer-on-Modules.

IPMI-berichten kunnen via het netwerk worden verzonden naar de BMC van een extern systeem of van een BMC naar een lokaal subsysteem, zoals een voeding. Deze veelzijdigheid met betrekking tot het verzenden van IPMI-berichten maakt het mogelijk om complexe administratieve taken op te delen in meerdere deelgebieden.

De berichten kunnen de huidige status van de hardware opvragen of de BMC ertoe aanzetten actie te ondernemen - bijvoorbeeld de BMC instrueren om de systeemkoeling te verhogen, het systeem vertellen om opnieuw op te starten of een sensor uitlezen. Door ervoor te zorgen dat beheertaken kunnen worden overgedragen aan een speciale fysieke hardwarecomponent, wordt de belasting van de hosthardware en het besturingssysteem verminderd. De IPMI-specificatie ontkoppelt ook het systeembeheer van het doelplatform, zodat systeembeheerfuncties kunnen worden gestart, zelfs wanneer het doelplatform niet beschikbaar is.

Al deze functies hebben de IPMI-specificatie tot een de facto standaard gemaakt voor het beheer van serverhardware. De levensduur van de specificatie is verzekerd omdat de ontwikkelaars van de specificatie de vereiste commando's bewust heel eenvoudig hebben gehouden, zodat er geen ruimte is voor misverstanden.

Het flexibele raamwerk van de IPMI-specificatie maakt het mogelijk om nieuwe netwerkfuncties (NetFn) en instructies toe te voegen die verder gaan dan de verplichte en optionele opdrachten van de oorspronkelijke specificatie. Verschillende industriële werkgroepen hebben al geprofiteerd van deze vrijheid en hebben hun eigen specifieke netwerkfuncties en commando's gedefinieerd voor het omgaan met technologieën en functies waaraan niet is gedacht tijdens het maken van de specificatie.

Veel opties voor beheer op afstand

Voor Computer-on-Modules-systemen vereenvoudigt het flexibele raamwerk het maken van de nodige aanpassingen voor het toevoegen van beheer op afstand. Een aanpassing betrof de COM-HPC Embedded EEPROM (EEEP). De EEEP bevat informatie over leveranciers, geheugenslots, netwerkmogelijkheden en meer. Veel van deze informatie is dezelfde als de informatie die is opgeslagen in de IPMI Field Replaceable Unit (FRU). Om het dupliceren van deze gegevens te voorkomen, bevatten de COM-HPC-functies voor extern beheer aanbevelingen over hoe een IPMI-apparaat de FRU moet vullen met de informatie in het EEEP-apparaat.

Gezien het brede scala aan markten voor COM-HPC-modules, waaronder externe datacenters, mist/edge-servers en installaties op afstand, is het belangrijk om een ​​flexibel scala aan opties voor extern beheer te hebben. De ontwikkelaars moesten er ook rekening mee houden dat de standaard zeer verschillende volwassenheidsniveaus van IPMI-ondersteuning voor modules en carrierboards specificeert.

De IPMI-volwassenheidsniveaus van modules variëren van onbeheerde modules (M.U) en basisbeheerde modules (M.B) tot volledig beheerde modules (M.F). De niveaus van carrierboards variëren van unmanaged (C.U) tot beheerde carrierboards (C.M). De verschillen worden in detail uitgelegd in de specificatie, maar het belangrijkste om te weten in dit stadium is dat al die modules en carrier boards interoperabel blijven.

Dankzij de COM-HPC IPMI-specificatie kunnen alle soorten draagkaarten correct werken met alle soorten modules.

Flexibel beheer en controle van platforms

De PICMG COM-HPC IPMI-subcommissie realiseerde zich dat de verschillende scenario's waarin basisbeheerfuncties nodig waren, niet zouden worden bediend door een one-size-fits-all-oplossing. Er zijn dus verschillende combinaties van module- en dragerontwerp beschikbaar voor taken zoals het systeem in- en uitschakelen of het systeem vertellen om netwerkinformatie op te halen.

Wanneer u bijvoorbeeld werkt met een enkele dragerkaart met maximaal vier modules, is het efficiënter voor elke module om onafhankelijke volledige beheermogelijkheden te hebben. Een ander scenario zou echter kunnen profiteren van een volwaardige IPMI-implementatie op het dragerbord, waardoor aanpassing voor specifieke functies mogelijk is, ongeacht of de module wordt beheerd of onbeheerd (Afbeelding 3).

Figuur 3. Modules en carrier-kaarten kunnen verschillende volwassenheidsniveaus van IPMI-ondersteuning hebben, maar blijven interoperabel met elkaar, waardoor verschillende systeemconfiguraties mogelijk zijn - van een enkele onbeheerde drager met vier beheerde modules tot een beheerde drager met onbeheerde modules.

Er zullen altijd systeemontwerpers zijn die geen beheerfuncties willen. En er zullen altijd systeemontwerpers zijn die minimale beheerfuncties willen. Het was dus belangrijk om prioriteit te geven aan interoperabiliteit tussen alle modulebeheerlagen. Maar het was ook van cruciaal belang dat ontwerpers toegang hadden tot zoveel mogelijk bronnen.

Hoe meer toegang tot systeembronnen wordt verleend, hoe krachtiger IPMI wordt. Deze relatie tussen toegang en macht is de reden waarom de nieuwe COM-HPC-specificatie een aantal specifieke interfaces heeft die de meest uitgebreide systeembeheerfuncties bieden. De eerste daarvan is de Intelligent Platform Management Bus (IPMB) -interface, waarmee een BMC-dragerkaart toegang heeft tot de Module Management Controller (MMC).

Maar de specificatie is niet beperkt tot deze bus. Een nieuwe interface specifiek voor een BMC-draagkaart is de speciale aparte PCI Express Lane, die een grafische controller bevat en aanstuurt.

Extra interfaces die speciaal zijn bedoeld voor gebruik door IPMI zijn een I2C-interface, USB-poorten en de aan / uit-knopbedieningen. Via deze speciale IPMI-kanalen – ook op afstand toegankelijk via BMC – kunnen systeembeheerders bijna het hele platformgedrag regelen voor de beste QoS, minimale downtime en het meest efficiënte onderhoud op afstand.

Om een ​​paar voorbeelden te geven:

• De I2C-interface kan worden gebruikt om toegang te krijgen tot de EEEP-gegevens op de module.
• De USB-poorten kunnen worden gebruikt om USB-apparaten te emuleren, zoals een toetsenbord en muis of een dvd-station.
• De aan/uit-knoppen kunnen worden gebruikt om het systeem op afstand aan/uit te zetten.
• De stroomregelaars kunnen worden gebruikt om het opstarten van het systeem te vertragen terwijl de BMC een aanvullende platforminitialisatie uitvoert.

De nieuwe PICMG COM-HPC-subspecificatie maakt daarom de weg vrij voor uitgebreide IPMI-platformbeheerfunctionaliteit. Ingenieurs kunnen gaan nadenken over hardware-ontwerpschema's voor het implementeren van IPMI. Tegelijkertijd kunnen moduleleveranciers en hun partners werken aan BMC- en MMC-implementaties, bijvoorbeeld door gebruik te maken van SP-X en/of open standaardfirmware zoals OpenBMC (Figuur 4).

Figuur 4. De eerste congatec COM-HPC Client-modules die op de markt verkrijgbaar zijn, zijn uitgerust met 11 varianten van Intel Xeon-, Core- en Celeron-processors (codenaam Tiger Lake U en Tiger Lake H). De congatec starterkit met eval carrier board en koeloplossing is reeds functioneel gevalideerd leverbaar. Klantspecifieke COM-HPC PMI-implementatievarianten worden op aanvraag ondersteund.

OpenBMC is een Linux-distributie voor beheercontrollers die worden gebruikt in servers, top-of-rack-switches, RAID-apparaten en andere apparaten. OpenBMC gebruikt Yocto, OpenEmbedded, systemd en D-Bus voor eenvoudige aanpassing van platforms. Het voldoet volledig aan IPMI 2.0 met DCMI en biedt hostbeheer zoals stroom, koeling, LED's, inventaris, evenementen en waakhond.

OpenBMC biedt ook een brede keuze aan interfaces, variërend van Remote KVM, SSH-gebaseerde SOL en webgebaseerde gebruikersinterfaces tot REST en D-Bus-gebaseerde interfaces. Ingenieurs profiteren van hardwaresimulatie en geautomatiseerde testfunctionaliteiten. Ondersteuning voor code-updates voor meerdere BMC/BIOS-afbeeldingen rondt de recente functieset af.

Conclusie

Een groot voordeel voor systeembouwers is dat, hoewel de PICMG COM-HPC Computer-on-Modules-specificatie gloednieuw is, deze beproefde IPMI- en Redfish-beheertechnologieën bevat om op te innoveren.

Dit zal zeker een impuls geven aan de acceptatie van PICMG's nieuwe COM-HPC Computer-on-Modules-specificatie.