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CompactPCI满足电信行业对高可用性的要求

电信领域正在发生着巨变。为了紧跟络通信量永无止境的发展步伐，电信行业正从单一专用平台向标准化平台转变，平台的开发也因此逐渐转向依靠外部厂商，以便快速开发高度可靠的可扩展方案。在这种形势下，电信行业迫切需要高可用性，CompactPCI标准应运而生。

为什么选择CompactPCI?

在电信行业，确保系统正常运行至关重要：当客户拿起，他希望随时随地都能听到拨号音，这便是99.999%的服务高可用性，也就是每年只能有5分钟的故障时间，包括维修、升级和日常维护。前几年，电信供应商以专用系统来实现这一严格的高可用性，从芯片到高级软件，系统的方方面面都自己动手设计。随着电信领域转向新型开放平台，他们要求设备厂商也能提供99.999%的可用性。

络时代为电信运营商带来了前所未有的机遇，同时也对现有的基础设施提出了严峻的挑战。运营商要求快速推出新服务，以便在市场上异军突起。例如，运营商现在可快速集成呼叫等待、呼叫识别、语音信箱、因特服务及DSL等服务。而且，所有这些新功能都必须要与现有服务具有同样的可用性。电信运营商意识到他们的内部专用设备无法支持这一系列新型服务，因而转向通信设备供应商，寻求具有内在高可用性的现成商用平台。这样，运营商就能够快速构建和扩展高可用性系统，缩短产品面市时间，降低研发成本。

采用现成商用平台首先要决定以那一种平台为标准去实现高可用性。标准必须高度可靠、而又能灵活支持系统为满足特定需求而进行定制。因此，该平台必须由开放的业界标准部件构成。围绕开放标准进行开发，不仅可靠性高，部件的成本效益也高。对于机架可拆装式电信系统，选择不多，只有PCI、VME和CompactPCI。

PCI总线已射灯成为成百上千万台式机系统的业界标准。不过，它无法提供高度的可靠性，也不能满足高可用性系统对9挤出机行业发展依然具有较大的市场空间9.999%正常运作时间要求。而且，其主板很难散热，主板边缘接头可靠性低，在更换主板时极易受到损坏。PCI标准的好处在于有庞大的PC市场作后盾，可得到廉价的PC硅片和众多的设备驱动程序，成本低，选择余地大，采纳新技术的周期短。这些功能强大的设备驱动程序和成熟的廉价硅片使PCI标准经济实惠，可靠而灵活。

VME标准是面向工业应用开发的，非常重视高可用性。它的可靠性极高，散热性能好，易于安装和移动。不过，由于它采用专用的工业设计方法，成本昂贵，应用范围有限。因为只有少量的设备驱动器和定制的硅片能支持VME，因此购买和维护都很昂贵。而且，VME环境的软件移植必须定制，这他们有3个共同点：在国内尚属短板材料、市场需求量大、主要依托国外进口又增加了验证和支持的工作量。

为了避开上述两个标准的局限性，包括Sun在内的400多家计算机供应商和制造商合作开发了cPCI标准。该标准将VME的高性能、扩展性和可靠性与PCI标准的经济有效和灵活性有机地结为一体，因而广被络设备、电信设备制造商和服务供应商采纳。

cPCI特别汲取了VME的精髓(密集坚固的封装，大型设备的极佳冷却效果)，并与PC的优势(廉价、易于采用最新互连和处理能力的快速硅片)巧妙地结合在一起。cPCI的其它优势还包括标准规格(与台式PCI总线的电子规格相等)，支持台式机和工作站用的接口芯片。它还具有极高的性能。例如，工作频率为33MHz的32位系统可实现132MB/s的速度，64位系统可实现264MB/s的速度。64位的66MHz系统则可提供528MB/s的速度。

CompactPCI也易于扩展，可同时支持多达256个的标准(桥接)PCI总线。它还可在每个系统中支持8个插槽，反观PCI系统只能支持4个。加上桥接芯片后，CompactPCI可轻易扩展支持32个插槽。最重要的是，cPCI高度可靠。该标准以高度可靠的PC硅片和驱动程序为基础，包含一个220检测台针、2毫米高硬度接头，确保有足够的屏蔽和接地，可在噪音环境中实现低信号反弹和可靠运作。

增强型CompactPCI

但是，cPCI标准不能支持电信行业要求的99.999%高可用性标准。Sun公司最新发布的CP2000高可用性计划，增强和扩展了基本的cPCI结构，可满足特定的高可用性要求。该计划将硬件和软件集成起来，具备元件级、交换级和后台级功能，同时提供培训、文档和咨询服务。

CP2000计划以cPCI为基础，充分利用了cPCI的独特性能。它利用了热插拔、智能外设管理接口(IPMI)软件标准以及信令支持等众多功能。Sun始终坚持开放标准和社区技术开发模式，正计划通过适当的cPCI标准组织，将CP2000结构提交广大用户评估。

现有cPCI热插拔标准的缺陷是卡一是插在PCI总线上，一是完全处于非连接状态，因而很难在不影响系统整体性能的情况下执行诊断。CP2000计划扩展了cPCI总线，增加了IPMI标准的系统管理总线，该独立结构可管理液压配件系统配置。IPMI总线提供系统控制器和卫星卡之间的带外通信链路，因而可作为先进的故障排除端口，不会影响主PCI总线。额外增添的IPMI总线将大大改善单PCI总线节点的整体可靠性，并通过在卫星卡与系统控制器之间建立一个标准的通信方式，增强卡间通信能力。这意味着，CP2000cPCI卡既可安装在系统控制器中，也可装在卫星插槽上，便于创建分布式或松耦合系统。

受IPMI总线的启发，CP2000结构在PCI总线上多增添了一个系统控制器，巧妙地避免了由两个PCI总线管理器引起的问汽车材料仍会以钢材为主题。IPMI总线允许两个系统控制器协商谁来建筑钢材管理总线。事实上，这一新设计效果非常好，因此CP2000又增加了一个IPMI总线，专用于执行该项重要操作，从而避免了系统控制器的单点故障。另一个有可能发生的单点故障是cPCI总线自身。CP2000结构通过切断故障卡来解决这一问题。总线本身是完全无源的，因而拥有极佳的平均故障间隔时间。

CP2000计划在机架内使用IPMI总线来管理多个可替换元件(FRU)。IPMI的管理接口-Sun企业系统管理方案提供单一管理工具，既可管理硬件，也可管理操作系统和群集。该结构可直接支持专用应用系统和专用卡的失效恢复技术。

CP2000计划的第三个增强性能是增添了cPCI机架群集功能，可通过一系列技术支持扩展性，改善可靠性。例如，该计划借助商业级群集技术调动现有系统级软件的一切优势。由于侧重点放在机架而非卡上，因而简化了群集管理。CP2000结构中的机架是群集的节点，卫星卡是节点的额外资源，不是节点的组成部分。它的优点是每次按照机架而不是按照卡来分配复杂的群集任务(如全球文档系统和单一系统图象)。机架上运行的应用都包含了检验点、失效恢复和再启动机制。

益处：加强冗余支持

由于故障不可避免，高可用性系统中包含了主要硬件的冗余资源。为了确保服务的连续性，这些备用资源在故障发生时可立刻派上用场。利用扩展cPCI硬件的高可用性，Sun在CP2000计划中创建了多级冗余机制。

最重要的特性是热插拔I/O和控制卡。实施传统的硬件热插拔技术相对来说比较容易，现有的子标准定义了如何解决有关硬件问题。但创建管理I/O控制器或系统控制器故障的机制则困难重重。一种可能性是创建镜像系统，并确保其始终处于备用状态，将所有故障都汇报到镜像系统。但这种方法过于昂贵。第二种选择是使用冗余控制器。由于系统控制器要控制总线，该方法十分复杂。冗余控制器如何替代所有故障控制器而不影响系统运作是一个很大的难题。

Sun的CP2000双总线结构让应用系统能够处于热插拔状态。这样通过软件就可顺利处理故障，非常容易地替换故障硬件，而不影响系统的正常运作。该机制被称作可选路径。

利用该方法，当故障发生时，磁盘及络运作可自动被指向预先定义的可选路径，从而确保I/O卡的更换不影响系统运作。每个I/O设备都连接两个I/O控制器，并拥有两个独立的电子路径。如果一个系统控制器发生故障，应用系统会被告知，并指导系统使用另一个备用控制器。重要的是，路径故障一旦发生，就会自动执行转换操作。

Sun的结构使普通的非热插拔应用也能借助可选路径技术使用热插拔硬件。这种技术使开发增强型、适用任何热插拔操作的应用系统成为可能。这对容量升级非常有用。例如，可以在正在运行的系统中增添额外的局域卡，并告知应用系统新增的卡处于可使用状态。可选路径的另一个优势是支持动态再配置，允许操作系统根据系统硬件的变化作出反应。可选路径与动态再配置的结合使系统管理员可进行维修和服务器再配置，增添应用级或服务级可用资源。动态再配置软件允许操作系统通知应用系统硬件资源的变化情况。

为未来做好准备

所有这些扩展功能的优点是创建了高可用性电信应用所需的标准化平台。增强的cPCI结构使OEM有可能创建高可用性系统，支持热插拔功能，包括可选路径和动态再配置。为满足新一代基础设施要求，电信行业对设备厂商的依赖程度日益增加，cPCI的众多先进功能则使其成为新型开放平台市场的热门产品。

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