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Überwachung für CompactPCI IPMI-Systemmanagement gemäß PICMG-Spezifikation

Autor / Redakteur: Irene Hahner* / Holger Heller

Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Skalierbarkeit und Handhabbarkeit, bekannt als RASM (Reliability, Availability, Scalability and Manageability), sind die zentralen Verkaufsargumente für Server. In dem Maße wie „traditionelle“ und „Embedded“-IT konvergieren, werden diese Qualitäten auch für Embedded-Systeme relevant. Auch die Techniken, die diese vier Eigenschaften sicherstellen, sind inzwischen die gleichen: Das Intelligent Platform Management Interface (IPMI) sorgt schon seit längerem bei Servern und nun bei CompactPCI-Systemen dafür, dass die vitalen Hardwarefunktionen einfach und wirksam überwacht werden können.

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( Archiv: Vogel Business Media )

IT-Systeme werden immer komplexer. Gleichzeitig steigt die Abhängigkeit von Unternehmen, ja von ganzen Volkswirtschaften von der lückenlosen Verfügbarkeit dieser Systeme. Der zuverlässigen Überwachung und Steuerung von IT-Infrastrukturen kommt deshalb eine überragende Bedeutung zu.

Nun sind aber gerade komplexe Systeme schwer zu überwachen. Hinzu kommt die hohe Wahrscheinlichkeit, mit der diese Anlagen wegen der vielfältigen Interdependenzen ausfallen. Darüber hinaus wurden in großen Rechnersystemen Komponenten und Subsysteme verschiedenster Hersteller integriert, die bis in die neunziger Jahre oft nur mit proprietärer Technik zu kontrollieren waren. Das bedeutete einen hohen Wartungsaufwand, um gegebenenfalls bei Problemen vor Ort einzugreifen oder es mussten unterschiedlichste Hardwareschnittstellen für die Systemadministration mit hohem Entwicklungseinsatz integriert werden, um Systemausfälle zu vermeiden. Da diese aufwändigen und teuren Verfahren ihre Grenzen hatten, ließen sich auch IT-Systeme nur bis zu einem bestimmten Komplexitätsgrad ausbauen.

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Deshalb taten sich 1998 Intel, HP, NEC und Dell zusammen und entwickelten zunächst für die Systemadministration von Serverhardware im kommerziellen Officebereich das Intelligent Platform Management Interface (IPMI). IPMI ist eine herstellerunabhängige, standardisierte Schnittstelle für ein einheitliches Systemmanagement. Da es im Markt für Embedded-Systeme die gleichen Probleme gab – steigende Komplexität, Boards und Komponenten unterschiedlicher Hersteller – und gibt, macht die PCI Industrial Computer Manufacturing Group IPMI durch Aufnahme in den Industriestandard PICMG 2.9 System Management Specification auch für CompactPCI-Plattformen verfügbar.

Mittlerweile gibt es eine Viel-zahl von CPU-Boards, I/O-Karten, Netzteilen und Backplanes, die IPMI unterstützen (Bild 1). Wie IPMI funktioniert, ist in der Embedded-Welt bislang jedoch kaum bekannt.

Mikcontrontroller als unabhängige Kontrollinstanz

IPMI beschreibt die physikalische Schnittstelle, den Intelligent Platform Management Bus (IPMB) und das eigentliche Interface, d.h. die IPMI-Messages zur Kommunikation. Das Interface stellt die Schnittstelle zur Systemmanagementsoftware dar, die lokal oder remote ablaufen kann. Hier laufen die Informationen aus dem System zusammen und werden „nach oben“ weitergegeben. Der IPMB sorgt für die Kommunikation zwischen den internen Komponenten eines Systems. Physikalisch ist er als I²C-Bus ausgelegt.

Die technische Basis des IPMI bilden eigene MCUs, mit denen CPU-Boards, Peripherie-karten und Netzteile bestückt werden. Die IPMI-Controller arbeiten unabhängig von ihren symbiotischen „Wirtskomponenten“, besitzen eine eigene Stromversorgung und kommunizieren über einen separaten Bus. Diese Trennung von Systemmanagement und eigentlicher Applikation erhöht die Ausfallsicherheit und die Performance, da der Hauptprozessor von den Systemmanagementaufgaben entlastet ist. Außerdem ist so gewährleistet, dass IPMI auch bei einem Systemausfall arbeitet (den soll es ja schließlich melden).

Man unterscheidet zwei verschiedene Arbeitsmodi der IPMI-Firmware: Satellite Cont-roller oder Baseboard Management Controller (BMC). Eine Satellite-Implementierung stellt eine „passive Betriebsart“ dar, der IPMI-Controller kommuniziert nur über IPMB und reagiert auf Anfragen ausgesendet von einer überwachenden IPMI-Einheit. Ein BMC dagegen kann darüber hinaus über IPMB andere IPMI-Komponenten überwachen und IPMI-Informationen in einem lokalen Repository ablegen. Über eine lokale Schnittstelle werden die IPMI-Informationen mit einer Systemsoftware ausgetauscht. Somit kann ein BMC auf einem CPU-Board in einem Com-pactPCI-System als lokaler Management Controller agieren. Zu IPMI-Informationen zählen etwa Temperaturen, Lüfterdrehzahlen, Spannungen, Event-Log-Einträge und u.v.a. Auch allgemeine Systeminformationen lassen sich über IPMI auslesen. Eine Ergänzung stellt ein Management Modul im CompactPCI-System dar, dass zum einen alle nötigen Information zentral sammelt, zum anderen die Kommunikation zur Außenwelt bereitstellt (Bild 2).

Alle IPMI-Funktionen stehen lokal oder remote zur Verfügung. Die Verbindung mit einer übergeordneten Systemmanagement-Applikation kann bedarfsgerecht über serielle Schnittstellen, Modem oder LAN des Management-Moduls hergestellt werden. Dabei erfolgt die Kommunikation via IPMI-SNMP-Protokoll (Simple Network Management Protocol), wobei auch Sicherheitsmechanismen wie die Benutzer-Authentifizierung unterstützt werden.

IPMI-Systeme für OEM, VAR und Endanwender

Kontron bietet mittlerweile eine Palette von Boards und Systemen mit IPMI gemäß PICMG 2.9 an. Ausgeliefert werden die auf lange Verfügbarkeit ausgelegten Systeme bei Bedarf als in ihrer Gesamtheit geprüfte und unabhängig zertifizierte Hardwareplattformen. Eine Nachzertifizierung mit Kosten von mindestens 6000 s für z.B. die CE-Zertifizierung, wie sie bei vom Anwender selbst konfigurierten Multivendor-Konfigurationen oder Barebone-Auslieferungen immer erforderlich ist, entfällt. Darüber hinaus reduziert sich die Time-to-Market auf die Implementierung der CompactPCI-Plattform in die Gesamtlösung, die Kontron bei Bedarf auch aktiv unterstützt. Entsprechend der Tendenz zum Outsourcing bietet Kontron OEM-Integrations-Service: Übernommen werden alle Auf-gaben, die für die Inbetriebnah-me des neuen Systems erforder-lich sind. Dazu gehören sowohl die BIOS- als auch die Treiber-Programmierung für die gängi-gen Betriebssysteme wie z.B. Windows Derivate, VxWorks und Linux. Weitere Leistungen sind die Entwicklung kunden-spezifischer Hardwarelösungen und die Anwendungsintegration einschließlich der Bereitstellung von Industriestandard-Zertifizierungen. Hierfür stehen weltweit über 400 Entwickler in eigenen Competence Centern zur Verfügung. Für Systemintegratoren stehen auch die einzelnen Systemkomponenten zum Kauf bereit.

Die zwei neuesten CompactPCI CPU Boards mit IPMI von Kontron sind die CP6000 und die CP6011. Sie kommen jeweils mit Intel Pentium M Prozessor auf den Markt. Wäh-rend die CP6011 für bandbrei-tenintensive Applikationen auf Leistung getrimmt ist, hält die rund 300 s günstigere CP6000 die Balance zwischen Preis- und Performance-Orientierung. Für beide Boards bietet Kontron den Pentium M mit passiver Kühlung wahlweise mit LV Pentium M 1,4 GHz oder mit Pentium M bis zu 2,0 GHz an. Die 1,8 GHz des Pentium M entsprechen der Leistung eines konventionellen Pentium 4 bei 2,7 GHz bis 3,0 GHz. Aus der Perspektive des Energieverbrauchs betrachtet, produziert der Pentium M bei gleicher Leistung nur eine halb so große Verlustleistung wie ein Pentium 4 Mobile. Damit emittiert er auch wesentlich weniger Abwärme und benötigt entsprechend weniger Kühlung im System. Letztendlich schlägt sich dies in geringeren Aufwen-dungen bzw. Kosten bei der Systemintegration nieder. Wei-terhin weisen beide Boards das identische CompactPCI Rear I/O-Pinout aus.

Als preisleistungsoptimierte Lösung arbeitet der Prozessor der CP6000 in Kooperation mit dem 855GME-Chipset. Mit seinen bis zu vier Gigabit-Ethernet-Schnittstellen – zwei an der Vorderseite und zwei gemäß PICMG 2.16 über den rückseiti-gen J3 Stecker – ist das CPU-Board für Applikationen in den Einsatzfeldern Telekommunikation, Media-Gateways, Netzwer-ke und Switch-Anwendungen konzipiert.

Die CP6000 bietet leistungsstarke PCI-X Performance zum PMC-Slot, eine optionale 2,50-Festplatte und CompactFlash onboard. All diese Features sind gleichzeitig auf der CP6000 nutzbar. Möglich wurde dies durch den Intel 6300ESB I/O Controller Hub, der neueste I/O-Technik wie Serial-ATA150, USB2.0, sowie zwei PCI-Busse bietet. USB 2.0 erlaubt mit 480 MBit/s einen 40 mal höheren Datentransfer als USB1.0. Schnellen und zuverlässigen Arbeitsspeicher (ECC) liefern bis zu 2 GByte SDRAM mit PC333 auf zwei 200-Pin-SODIMM-Sockets. Die CP6000 mit 1,4 GHz ist auch für den erweiterten Temperaturbereich von –40ºC bis +85ºC verfügbar.

Die CP6011 kombiniert den Pentium M Prozessor mit dem E7501-Chipset. Das Board ist ausgelegt für Anwendungen, die hohe Leistung und Flexibilität bei gleichzeitig hoher Integrationsdichte benötigen. Beispiele dafür sind VoIP, Video-on-Demand, oder Applikationen in den Branchen Telecom, Data-com, oder Medizintechnik. Als Arbeitsspeicher verfügt auch das CP6011 über bis zu 2 GByte mit ECC-Support auf zwei SO-DIMM-Sockeln, für I/O-Erweiterungen stehen zwei PMC-Slots zur Verfügung. Der erste Slot bietet sowohl ein PIM- als auch ein PCI-X-Interface mit bis zu 64 Bit/133 MHz Ge-schwindigkeit. Der zweite Slot transportiert die Daten mit einer PCI-Bandbreite von 64 Bit /66 MHz. Die CP6011 kommuniziert in Ethernet-Netzwerken über eine Dual-Gigabit-Schnittstelle gemäß PICMG 2.16 und einem frontseitigen Fast-Ethernet-Interface für das Systemmana-gement oder zu anderen Zwecken. Enorme Bandbreite bietet der CompactPCI-Bus insbeson-dere für I/O-Karten mit PCI-X-Interface, um Daten mit bis zu 64 Bit/133 MHz durchzuschleusen. Der ATI-Mobility M Grafikchip ist mit 4 MByte Speicher für die Bildschirmdarstellung mit einer Auflösung von bis zu 1900 3 1200 zuständig. Neben den zwei PMC-Öffnungen, Ethernet und COM, stehen auf der Frontseite des CP6011 frei programmierbare LEDs zur Verfügung.

(hh)

Kontron Modular Computers, Fax +49(0)8341 80340359

*Irene Hahner ist Product Manager CompactPCI-Produkte bei Kontron Modular Computers in Kaufbeuren.

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