ATCA培訓(xùn)教材

1、atca相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)踐培訓(xùn)教材atca簡(jiǎn)介 atca即advanced telecom computing architecture，提供電信運(yùn)營(yíng)級(jí)需求“可靠性、可用性、適用性”的應(yīng)用 atca規(guī)范包括picmg 3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5等一系列規(guī)范，核心規(guī)范定義了atca系列規(guī)范中的機(jī)構(gòu)、電源、散熱、互聯(lián)、系統(tǒng)管理部分；輔助規(guī)范內(nèi)容則定義了在核心規(guī)范中互聯(lián)的傳輸方式機(jī)械結(jié)構(gòu) front boards，即前插的atca板卡 rtms，即后io板。 backplane，即機(jī)箱的背板。 subrack，即背板處的子插槽。組合關(guān)系組合（側(cè)視圖）機(jī)箱（shelf）connecto

2、r zones zone 1，電源連接和機(jī)箱管理 zone 2，數(shù)據(jù)傳輸接口 zone 3，用戶自定義io連接atca機(jī)箱管理 提供底層硬件管理服務(wù) 包括機(jī)箱的電源、風(fēng)扇、數(shù)據(jù)互聯(lián)等的管理 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的健康，收集信息，必要時(shí)直接改變板卡的狀態(tài)機(jī)箱管理架構(gòu)板卡接口atca管理基本單元 shmcshelf management controller，是shelf manager的控制單元，對(duì)整個(gè)機(jī)箱進(jìn)行管理控制 ipmcipm controller，每塊atca板都存在這個(gè)單元，通過(guò)和shmc交互對(duì)本板控制管理。ipmi規(guī)范 atca管理采用ipmi消息機(jī)制，基于ipmi 1.5規(guī)范，即intell

3、igent platform management interface。 atca在此基礎(chǔ)上又定義了獨(dú)有的擴(kuò)展命令消息。ipmi 消息 ipmi消息可以承載在各種硬件接口上，例如ipmb、serial/modem、lan等。 ipmi消息采用request/response協(xié)議，request消息可稱為command。 ipmi commands按network function code來(lái)分組，同時(shí)又有相應(yīng)的command號(hào)，兩者一起標(biāo)識(shí)唯一的命令。ipmb接口 在atca架構(gòu)中，ipmi消息的傳輸主要基于ipmb-0接口。 ipmb基于i2c，提供雙路冗余i2c連接，提高傳輸?shù)目煽啃?。兩?/p>

4、分別稱為ipmb-a和ipmb-b。 shmc與ipmc之間的ipmb接口可以是bus型的或者是星型的，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)。ipmb消息格式event消息 event消息是一類特殊的ipmi消息，一般ipmc只是被動(dòng)地接受shmc的命令，而event消息是ipmc主動(dòng)發(fā)起的，通常是一些需要通知shmc作出反應(yīng)的事件發(fā)生，而產(chǎn)生此類消息。尋址 ipmi消息的傳輸必須要有地址來(lái)標(biāo)識(shí)通信雙方。 在atca體系中共有4種地址類型： hardware address ipmb address physical address shelf addresshardware address 硬件地址由機(jī)箱背板提供

5、，每個(gè)槽位都有不同地址，板卡插入后通過(guò)zone1連接器的pin腳來(lái)獲取此地址。 硬件地址由7 bits組成。ipmb address ipmb地址和i2c地址直接相關(guān)，i2c地址用7 bits標(biāo)識(shí)，ipmb地址用8 bits標(biāo)識(shí)。 ipmb地址是硬件地址左移一位后的值。 20h為shmc的ipmb地址。 00h為廣播地址。physical address physical地址表征板卡在機(jī)箱中的位置。 physical address由site number和site type來(lái)唯一確定。shelf address 當(dāng)有多個(gè)shelf時(shí)，就需要有shelf address來(lái)標(biāo)識(shí)每個(gè)機(jī)箱。 she

6、lf address的定義比較靈活，各廠商各有不同，一般是一串字符。 各板卡可通過(guò)ipmi消息從shmc獲取shelf address。hardware地址和physical地址映射重要概念 fru，field replacable unit，也就是可熱插拔的單元，atca板卡、后io板、shmc管理板等都是fru。 sensor，這不是指物理上的，只是邏輯上的，對(duì)于會(huì)產(chǎn)生事件或有值需要shmc知道的那類對(duì)象都可以虛擬成sensor。fru atca定義了兩種類型的fru： 一種是intelligent fru，本身包含ipmc單元。 另一種是managed fru，它可以是intellege

7、nt fru，也可以是被intelligent fru描述的對(duì)于ipmi架構(gòu)可見(jiàn)的fru。fru infomation intelligent fru的ipmc需要維護(hù)fru infomation，這些信息描述了fru的相關(guān)信息，通常存放在eeprom等介質(zhì)上。 shmc會(huì)從ipmc收集fru infomation。 fru信息的格式遵照platform management fru information storage definition v1.0規(guī)范sensor sensor按照value的類型可分為離散型和模擬型。 atca框架定義了一些必須實(shí)現(xiàn)的sensor： fru hotswa

8、p sensor ipmb physical link sensor 通常還包括以下sensor，但可選： temperature sensor voltage sensorsdr（sensor device record） sdr描述了sensor的信息和其他一些對(duì)象。 shmc從每個(gè)ipmc收集sdr信息，從而獲取ipmc及其包含的snesor的詳細(xì)信息。fru的active和deactive fru可以熱插拔，為了系統(tǒng)能安全地激活和關(guān)閉，atca定義了一系列流程來(lái)完成這些動(dòng)作。 atca定義了m0-m7共8種狀態(tài)來(lái)描述fru的狀態(tài)，通過(guò)命令的交互，在各種狀態(tài)間遷移。 通常板卡會(huì)提供一個(gè)把

9、手開(kāi)關(guān)，有開(kāi)和關(guān)兩種狀態(tài)，當(dāng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)改變，會(huì)觸發(fā)hotswap event通知shmc，引發(fā)相應(yīng)動(dòng)作。fru 狀態(tài) 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狀態(tài)遷移led指示燈 atca定義了板卡前面板led的標(biāo)準(zhǔn)。包括以下幾種： blue led：指示hotswap

10、狀態(tài) led1（oos led）:顯示出錯(cuò)或故障狀態(tài) led2（status led）（可選）：常用來(lái)顯示一些狀態(tài)。 led3（power led）（可選）：常用來(lái)顯示payload上電狀態(tài)。 應(yīng)用相關(guān)led（可選）：視應(yīng)用而定e-keying e-keying機(jī)制是atca用來(lái)動(dòng)態(tài)滿足需求的一種機(jī)制，可以用來(lái)： 可以阻止對(duì)板卡的損壞 阻止誤操作 檢驗(yàn)fabric的兼容性 e-keying信息定義存放在fru information中供電 atca給板卡供電也是高度可控的，是一個(gè)協(xié)商動(dòng)態(tài)的過(guò)程。 fru需要的最大電源能力也記錄在fru infomation中，shmc獲取后可給fru分配合適的

11、供電或發(fā)現(xiàn)無(wú)法提供可拒絕給fru的payload激活。告警及相應(yīng)處理 fru的模擬型sensor例如溫度、電壓等，可以設(shè)置多個(gè)門(mén)限，當(dāng)越過(guò)某個(gè)門(mén)限值，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的告警事件通知shmc，shmc會(huì)根據(jù)事件的嚴(yán)重程度作出相應(yīng)舉動(dòng)。比如點(diǎn)亮oos led，提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，或干脆直接關(guān)掉板卡payload的供電。數(shù)據(jù)傳輸 atca板卡通過(guò)zone2連接到背板，相互間可以建立數(shù)據(jù)通道。 數(shù)據(jù)接口有以下4種類型： base interface fabric interface update channel interface synchronization clock interface背板拓?fù)?atca可

12、以通過(guò)構(gòu)建不同的背板拓?fù)鋪?lái)支持不同的應(yīng)用。 base interface一直被配置成dual star模式。 fabric interface可配置成以下3種模式： dual star dual dual star full meshdual stardual dual star 與dual star類似，每塊node板和另2路獨(dú)立冗余的fabric 交換有dual star的拓?fù)溥B接full mesh板卡類型 按在機(jī)箱中的角色來(lái)分： hub boards node boards mesh enabled boards 按結(jié)構(gòu)來(lái)分： 單板 載板base interface base inter

13、face支持10/100/1000 base-t的ethernet連接，采用dual star拓?fù)?base interface通常用來(lái)作為管理通道 支持e-keyingfabric interface fabric interface根據(jù)背板可以有不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) picmg 3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5協(xié)議族中定義了一系列不同數(shù)據(jù)傳輸方式 支持e-keyingupdate channel interface update channel interface建立在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接上，通常是在背板的相鄰板卡之間synchronization clock interface 提供了一

14、組clock bus以便應(yīng)用能實(shí)現(xiàn)多板的時(shí)鐘同步。microtca/amc簡(jiǎn)介 microtca作為atca的補(bǔ)充，可以直接使用amc卡，以建立更小型的系統(tǒng)。 amc卡，即advanced mezzanine card，原先是作為atca板卡的module存在的，可以插在atca載板上使用在atca機(jī)箱中，引入microtca后，amc卡就可以直接插在microtca機(jī)箱中工作。 mcriotca/amc系統(tǒng)看起來(lái)就是atca的縮微版。microtca機(jī)箱管理框架amc在atca環(huán)境下的架構(gòu)microtca管理基本單元 mch，即microtca carrier hub，它看起來(lái)像atca中的

15、shelf manager，同時(shí)又兼具交換板的功能。mch上的控制管理單元叫mcmc（microtca carrier management controller）。作用類似shmc。 amc，即advanced mezzanine card，作為機(jī)箱中的業(yè)務(wù)卡。每塊amc中有一個(gè)控制管理單元叫mmc（module management controller），作用類似ipmc，可與mcmc交互。公司目前與atca相關(guān)產(chǎn)品 出于市場(chǎng)等考慮，公司的atca產(chǎn)品并未完全按照atca標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)，有標(biāo)準(zhǔn)卡，也有非標(biāo)卡。 atca板在硬件是符合atca規(guī)范的，但在實(shí)際使用時(shí)，根據(jù)機(jī)箱中是否配有shelf

16、manager，有標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)的用法。 amc卡有完全符合amc標(biāo)準(zhǔn)的卡，但大部分卡是硬件上也不符合規(guī)范的自定義卡。公司的ipmc實(shí)現(xiàn) 公司的ipmc由于要適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)的用法，軟件的設(shè)計(jì)就要兼容2種模式。標(biāo)準(zhǔn)的用法完全按照規(guī)范實(shí)現(xiàn)。非標(biāo)的模式實(shí)際上就是忽略shmc的存在，ipmc不經(jīng)過(guò)交互過(guò)程，直接給payload上電。 兩種模式下，ipmc和payload之間都可以通過(guò)fpga實(shí)現(xiàn)相互間的通信，通信方式即可以是寄存器訪問(wèn)，也可以是類似ipmi消息的request/response方式。非標(biāo)機(jī)箱的管理 當(dāng)atca機(jī)箱中不安裝shelf manager時(shí)，實(shí)際上各atca板卡各自獨(dú)立工作，沒(méi)有一個(gè)集中式的管理，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)還是需要能從一塊atca卡簡(jiǎn)