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    電信領(lǐng)域正在發(fā)生著巨變。為了緊跟網(wǎng)絡(luò)通信量永無(wú)止境的發(fā)展步伐，電信行業(yè)正從單一專用平臺(tái)向標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)轉(zhuǎn)變，平臺(tái)的開發(fā)也因此逐漸轉(zhuǎn)向依靠外部廠商，以便快速開發(fā)高度可靠的可擴(kuò)展方案。在這種形勢(shì)下，電信行業(yè)迫切需要高可用性，CompactPCI標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。

    為什么選擇CompactPCI?

    在電信行業(yè)，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行至關(guān)重要：當(dāng)客戶拿起電話，他希望隨時(shí)隨地都能聽到撥號(hào)音，這便是99.999%的服務(wù)高可用性，也就是每年只能有5分鐘的故障時(shí)間，包括維修、升級(jí)和日常維護(hù)。前幾年，電信供應(yīng)商以專用系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)這一嚴(yán)格的高可用性，從芯片到高級(jí)軟件，系統(tǒng)的方方面面都自己動(dòng)手設(shè)計(jì)。隨著電信領(lǐng)域轉(zhuǎn)向新型開放平臺(tái)，他們要求設(shè)備廠商也能提供99.999%的可用性。

    網(wǎng)絡(luò)時(shí)代為電信運(yùn)營(yíng)商帶來了前所未有的機(jī)遇，同時(shí)也對(duì)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。運(yùn)營(yíng)商要求快速推出新服務(wù)，以便在市場(chǎng)上異軍突起。例如，運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在可快速集成呼叫等待、呼叫識(shí)別、語(yǔ)音信箱、因特網(wǎng)服務(wù)及DSL等服務(wù)。而且，所有這些新功能都必須要與現(xiàn)有服務(wù)具有同樣的可用性。電信運(yùn)營(yíng)商意識(shí)到他們的內(nèi)部專用設(shè)備無(wú)法支持這一系列新型服務(wù)，因而轉(zhuǎn)向通信設(shè)備供應(yīng)商，尋求具有內(nèi)在高可用性的現(xiàn)成商用平臺(tái)。這樣，運(yùn)營(yíng)商就能夠快速構(gòu)建和擴(kuò)展高可用性系統(tǒng)，縮短產(chǎn)品面市時(shí)間，降低研發(fā)成本。

    采用現(xiàn)成商用平臺(tái)首先要決定以那一種平臺(tái)為標(biāo)準(zhǔn)去實(shí)現(xiàn)高可用性。標(biāo)準(zhǔn)必須高度可靠、而又能靈活支持系統(tǒng)為滿足特定需求而進(jìn)行定制。因此，該平臺(tái)必須由開放的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)部件構(gòu)成。圍繞開放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)，不僅可靠性高，部件的成本效益也高。對(duì)于機(jī)架可拆裝式電信系統(tǒng)，選擇不多，只有PCI、VME和CompactPCI。

    PCI總線已成為成百上千萬(wàn)臺(tái)式機(jī)系統(tǒng)的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。不過，它無(wú)法提供高度的可靠性，也不能滿足高可用性系統(tǒng)對(duì)99.999%正常運(yùn)作時(shí)間要求。而且，其主板很難散熱，主板邊緣接頭可靠性低，在更換主板時(shí)極易受到損壞。PCI標(biāo)準(zhǔn)的好處在于有龐大的PC市場(chǎng)作后盾，可得到廉價(jià)的PC硅片和眾多的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，成本低，選擇余地大，采納新技術(shù)的周期短。這些功能強(qiáng)大的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和成熟的廉價(jià)硅片使PCI標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，可靠而靈活。

    VME標(biāo)準(zhǔn)是面向工業(yè)應(yīng)用開發(fā)的，非常重視高可用性。它的可靠性極高，散熱性能好，易于安裝和移動(dòng)。不過，由于它采用專用的工業(yè)設(shè)計(jì)方法，成本昂貴，應(yīng)用范圍有限。因?yàn)橹挥猩倭康脑O(shè)備驅(qū)動(dòng)器和定制的硅片能支持VME，因此購(gòu)買和維護(hù)都很昂貴。而且，VME環(huán)境的軟件移植必須定制，這又增加了驗(yàn)證和支持的工作量。

    為了避開上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的局限性，包括Sun在內(nèi)的400多家計(jì)算機(jī)供應(yīng)商和制造商合作開發(fā)了cPCI標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)將VME的高性能、擴(kuò)展性和可靠性與PCI標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)濟(jì)有效和靈活性有機(jī)地結(jié)為一體，因而廣被網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電信設(shè)備制造商和服務(wù)供應(yīng)商采納。

    cPCI特別汲取了VME的精髓(密集堅(jiān)固的封裝，大型設(shè)備的極佳冷卻效果)，并與PC的優(yōu)勢(shì)(廉價(jià)、易于采用最新互連和處理能力的快速硅片)巧妙地結(jié)合在一起。cPCI的其它優(yōu)勢(shì)還包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格(與臺(tái)式PCI總線的電子規(guī)格相等)，支持臺(tái)式機(jī)和工作站用的接口芯片。它還具有極高的性能。例如，工作頻率為33MHz的32位系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)132MB/s的速度，64位系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)264MB/s的速度。64位的66MHz系統(tǒng)則可提供528MB/s的速度。

    CompactPCI也易于擴(kuò)展，可同時(shí)支持多達(dá)256個(gè)的標(biāo)準(zhǔn)(橋接)PCI總線。它還可在每個(gè)系統(tǒng)中支持8個(gè)插槽，反觀PCI系統(tǒng)只能支持4個(gè)。加上橋接芯片后，CompactPCI可輕易擴(kuò)展支持32個(gè)插槽。最重要的是，cPCI高度可靠。該標(biāo)準(zhǔn)以高度可靠的PC硅片和驅(qū)動(dòng)程序?yàn)榛A(chǔ)，包含一個(gè)220針、2毫米高硬度接頭，確保有足夠的屏蔽和接地，可在噪音環(huán)境中實(shí)現(xiàn)低信號(hào)反彈和可靠運(yùn)作。

    增強(qiáng)型CompactPCI

    但是，cPCI標(biāo)準(zhǔn)不能支持電信行業(yè)要求的99.999%高可用性標(biāo)準(zhǔn)。Sun公司最新發(fā)布的CP2000高可用性計(jì)劃，增強(qiáng)和擴(kuò)展了基本的cPCI結(jié)構(gòu)，可滿足特定的高可用性要求。該計(jì)劃將硬件和軟件集成起來，具備元件級(jí)、交換級(jí)和后臺(tái)級(jí)功能，同時(shí)提供培訓(xùn)、文檔和咨詢服務(wù)。

    CP2000計(jì)劃以cPCI為基礎(chǔ)，充分利用了cPCI的獨(dú)特性能。它利用了熱插拔、智能外設(shè)管理接口(IPMI)軟件標(biāo)準(zhǔn)以及信令支持等眾多功能。Sun始終堅(jiān)持開放標(biāo)準(zhǔn)和社區(qū)技術(shù)開發(fā)模式，正計(jì)劃通過適當(dāng)?shù)腸PCI標(biāo)準(zhǔn)組織，將CP2000結(jié)構(gòu)提交廣大用戶評(píng)估。

    現(xiàn)有cPCI熱插拔標(biāo)準(zhǔn)的缺陷是卡一是插在PCI總線上，一是完全處于非連接狀態(tài)，因而很難在不影響系統(tǒng)整體性能的情況下執(zhí)行診斷。CP2000計(jì)劃擴(kuò)展了cPCI總線，增加了IPMI標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)管理總線，該獨(dú)立結(jié)構(gòu)可管理系統(tǒng)配置。IPMI總線提供系統(tǒng)控制器和衛(wèi)星卡之間的帶外通信鏈路，因而可作為先進(jìn)的故障排除端口，不會(huì)影響主PCI總線。額外增添的IPMI總線將大大改善單PCI總線節(jié)點(diǎn)的整體可靠性，并通過在衛(wèi)星卡與系統(tǒng)控制器之間建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的通信方式，增強(qiáng)卡間通信能力。這意味著，CP2000 cPCI卡既可安裝在系統(tǒng)控制器中，也可裝在衛(wèi)星插槽上，便于創(chuàng)建分布式或松耦合系統(tǒng)。

    受IPMI總線的啟發(fā)，CP2000結(jié)構(gòu)在PCI總線上多增添了一個(gè)系統(tǒng)控制器，巧妙地避免了由兩個(gè)PCI總線管理器引起的問題。IPMI總線允許兩個(gè)系統(tǒng)控制器協(xié)商誰(shuí)來管理總線。事實(shí)上，這一新設(shè)計(jì)效果非常好，因此CP2000又增加了一個(gè)IPMI總線，專用于執(zhí)行該項(xiàng)重要操作，從而避免了系統(tǒng)控制器的單點(diǎn)故障。另一個(gè)有可能發(fā)生的單點(diǎn)故障是cPCI總線自身。CP2000結(jié)構(gòu)通過切斷故障卡來解決這一問題?？偩€本身是完全無(wú)源的，因而擁有極佳的平均故障間隔時(shí)間。

    CP2000計(jì)劃在機(jī)架內(nèi)使用IPMI總線來管理多個(gè)可替換元件(FRU)。IPMI的管理接口-Sun企業(yè)系統(tǒng)管理方案提供單一管理工具，既可管理硬件，也可管理操作系統(tǒng)和群集。該結(jié)構(gòu)可直接支持專用應(yīng)用系統(tǒng)和專用卡的失效恢復(fù)技術(shù)。

    CP2000計(jì)劃的第三個(gè)增強(qiáng)性能是增添了cPCI機(jī)架群集功能，可通過一系列技術(shù)支持?jǐn)U展性，改善可靠性。例如，該計(jì)劃借助商業(yè)級(jí)群集技術(shù)調(diào)動(dòng)現(xiàn)有系統(tǒng)級(jí)軟件的一切優(yōu)勢(shì)。由于側(cè)重點(diǎn)放在機(jī)架而非卡上，因而簡(jiǎn)化了群集管理。CP2000結(jié)構(gòu)中的機(jī)架是群集的節(jié)點(diǎn)，衛(wèi)星卡是節(jié)點(diǎn)的額外資源，不是節(jié)點(diǎn)的組成部分。它的優(yōu)點(diǎn)是每次按照機(jī)架而不是按照卡來分配復(fù)雜的群集任務(wù)(如全球文檔系統(tǒng)和單一系統(tǒng)圖象)。機(jī)架上運(yùn)行的應(yīng)用都包含了檢驗(yàn)點(diǎn)、失效恢復(fù)和再啟動(dòng)機(jī)制。

    益處：加強(qiáng)冗余支持

    由于故障不可避免，高可用性系統(tǒng)中包含了主要硬件的冗余資源。為了確保服務(wù)的連續(xù)性，這些備用資源在故障發(fā)生時(shí)可立刻派上用場(chǎng)。利用擴(kuò)展cPCI硬件的高可用性，Sun在CP2000計(jì)劃中創(chuàng)建了多級(jí)冗余機(jī)制。

    最重要的特性是熱插拔I/O和控制卡。實(shí)施傳統(tǒng)的硬件熱插拔技術(shù)相對(duì)來說比較容易，現(xiàn)有的子標(biāo)準(zhǔn)定義了如何解決有關(guān)硬件問題。但創(chuàng)建管理I/O控制器或系統(tǒng)控制器故障的機(jī)制則困難重重。一種可能性是創(chuàng)建鏡像系統(tǒng)，并確保其始終處于備用狀態(tài)，將所有故障都匯報(bào)到鏡像系統(tǒng)。但這種方法過于昂貴。第二種選擇是使用冗余控制器。由于系統(tǒng)控制器要控制總線，該方法十分復(fù)雜。冗余控制器如何替代所有故障控制器而不影響系統(tǒng)運(yùn)作是一個(gè)很大的難題。

    Sun的CP2000雙總線結(jié)構(gòu)讓應(yīng)用系統(tǒng)能夠處于熱插拔狀態(tài)。這樣通過軟件就可順利處理故障，非常容易地替換故障硬件，而不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)作。該機(jī)制被稱作可選路徑。

    利用該方法，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，磁盤及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作可自動(dòng)被指向預(yù)先定義的可選路徑，從而確保I/O卡的更換不影響系統(tǒng)運(yùn)作。每個(gè)I/O設(shè)備都連接兩個(gè)I/O控制器，并擁有兩個(gè)獨(dú)立的電子路徑。如果一個(gè)系統(tǒng)控制器發(fā)生故障，應(yīng)用系統(tǒng)會(huì)被告知，并指導(dǎo)系統(tǒng)使用另一個(gè)備用控制器。重要的是，路徑故障一旦發(fā)生，就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行轉(zhuǎn)換操作。

    Sun的結(jié)構(gòu)使普通的非熱插拔應(yīng)用也能借助可選路徑技術(shù)使用熱插拔硬件。這種技術(shù)使開發(fā)增強(qiáng)型、適用任何熱插拔操作的應(yīng)用系統(tǒng)成為可能。這對(duì)容量升級(jí)非常有用。例如，可以在正在運(yùn)行的系統(tǒng)中增添額外的局域網(wǎng)卡，并告知應(yīng)用系統(tǒng)新增的卡處于可使用狀態(tài)。可選路徑的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是支持動(dòng)態(tài)再配置，允許操作系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化作出反應(yīng)?？蛇x路徑與動(dòng)態(tài)再配置的結(jié)合使系統(tǒng)管理員可進(jìn)行在線維修和服務(wù)器再配置，增添應(yīng)用級(jí)或服務(wù)級(jí)可用資源。動(dòng)態(tài)再配置軟件允許操作系統(tǒng)通知應(yīng)用系統(tǒng)硬件資源的變化情況。

    為未來做好準(zhǔn)備

    所有這些擴(kuò)展功能的優(yōu)點(diǎn)是創(chuàng)建了高可用性電信應(yīng)用所需的標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)。增強(qiáng)的cPCI結(jié)構(gòu)使OEM有可能創(chuàng)建高可用性系統(tǒng)，支持熱插拔功能，包括可選路徑和動(dòng)態(tài)再配置。為滿足新一代基礎(chǔ)設(shè)施要求，電信行業(yè)對(duì)設(shè)備廠商的依賴程度日益增加，cPCI的眾多先進(jìn)功能則使其成為新型開放平臺(tái)市場(chǎng)的熱門產(chǎn)品。