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智能平台管理接口(IPMI)

简介: 认识IPMI   IPMI是智能型平台管理接口(Intelligent Platform Management Interface)的缩写,是管理基于 Intel结构的企业系统中所使用的外围设备采用的一种工业标准,该标准由英特尔、惠普、NEC、美国戴尔电脑和SuperMicro等公司制定。
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认识IPMI

  IPMI是智能型平台管理接口(Intelligent Platform Management Interface)的缩写,是管理基于 Intel结构的企业系统中所使用的外围设备采用的一种工业标准,该标准由英特尔、惠普、NEC、美国戴尔电脑和SuperMicro等公司制定。用户可以利用IPMI监视服务器的物理健康特征,如温度、电压、风扇工作状态、电源状态等。而且更为重要的是IPMI是一个开放的免费标准,用户无需为使用该标准而支付额外的费用。   自1998 年,IPMI论坛创建了IPMI标准以来,其已经得到了170 多家供应商的支持,这使得其逐渐成为了一个完整地包括服务器和其他系统(如存储设备、网络和通信设备)的硬件管理规范,目前该标准最新版本为IPMI 2.0,该版本在原有基础上有了不少的改进,包括可以通过串口、Modem以及Lan等远程环境管理服务器系统(包括远程开关机),以及在安全、VLAN 和刀片支持等方面的提高。   IPMI针对大量监控、控制和自动回复服务器的作业,提供了智能型的管理方式。此标准适用于不同的服务器拓朴学,以及Windows、Linux、 Solaris、Mac或是混合型的操作系统。此外,由于IPMI可在不同的属性值下运作,即使服务器本身的运作不正常,或是由于任何原因而无法提供服务,IPMI仍可正常运作。

IPMI 工作原理

  IPMI的核心是一个专用芯片/控制器(叫做服务器处理器或基板管理控制器(BMC)),其并不依赖于服务器的处理器、BIOS或操作系统来工作,可谓非常地独立,是一个单独在系统内运行的无代理管理子系统,只要有BMC与IPMI固件其便可开始工作,而BMC通常是一个安装在服务器主板上的独立的板卡,现在也有服务器主板提供对IPMI支持的。IPMI良好的自治特性便克服了以往基于操作系统的管理方式所受的限制,例如操作系统不响应或未加载的情况下其仍然可以进行开关机、信息提取等操作。   在工作时,所有的IPMI功能都是向BMC发送命令来完成的,命令使用IPMI规范中规定的指令,BMC接收并在系统事件日志中记录事件消息,维护描述系统中传感器情况的传感器数据记录。在需要远程访问系统时,IPMI新的LAN上串行(SOL)特性很有用。SOL改变IPMI会话过程中本地串口传送方向,从而提供对紧急管理服务、Windows专用管理控制台或Linux串行控制台的远程访问。BMC通过在LAN上改变传送给串行端口的信息的方向来做到这点,提供了一种与厂商无关的远程查看启动、操作系统加载器或紧急管理控制台来诊断和维修故障的标准方式。   当需要对系统文本控制台进行远程访问时,Serial Over LAN (SOL) 功能将非常有用。SOL 通过 IPMI 会话重定向本地串行接口,允许远程访问 Windows 的紧急事件管理控制台 (EMS) 特殊管理控制台 (SAC),或访问 LINUX 串行控制台。这个过程的步骤是 IPMI 固件截取数据,然后通过局域网重新发送定向到串行端口的信息。 这就提供了远程查看 BOOT、OS 加载器或紧急事件管理控制台以诊断并修复服务器相关问题的标准方法,而无需考虑供应商。它允许在引导阶段配置各种组件。   而在命令传输的安全性方面,用户也无需担心,IPMI增强的认证(基于安全哈希算法1和基于密钥哈希消息认证)和加密(高级加密标准和Arcfour)功能有助于实现安全的远程操作。对VLAN的支持更是为设置管理专用网络提供了方便,并且可以以通道为基础进行配置。 

一般来说,BMC具有以下功能:  
1.通过系统的串行端口进行访问   
2. 故障日志记录和 SNMP 警报发送   
3.访问系统事件日志 (System Event Log ,SEL) 和传感器状况   
4.控制包括开机和关机   
5.独立于系统电源或工作状态的支持   
6.用于系统设置、基于文本公用程序和操作系统控制台的文本控制台重定向   而通过IPMI ,用户可以主动监测组件的状况,以确保不超出预置阈值,例如服务器温度。这样,通过避免不定期的断电,协助维护了 IT 资源的运行时间。 IPMI的预告故障能力也有助于 IT 周期的管理。通过检查系统事件日志 (SEL),可以更轻松的预先判定故障组件。

三、设计实例凸显IPMI优势
先让我们来看一个IPMI设计的应用实例:一家公司购置了若干台服务器,计划安装不同应用系统分别应用于数据库、网络、打印服务器等。传统实现方式是分别由在某一应用系统有专长的不同系统管理员逐一完成安装、配置及后期维护管理,但利用IPMI管理即可实现统一的管理。以下从安装配置、监控管理、故障诊断三方面来领略一下IPMI带来的优势。
传统的OS安装首先要对服务器的新硬件做驱动,需要相应OS安装手册或专业系统管理员,管理员需要在服务器旁等待整个安装过程完成;而利用IPMI,只需要插入OS自安装光盘即可自动引导安装,在3~4个关键时间点加载新硬件驱动,插入OS安装盘,即可完成OS自动安装,同时还可以利用系统备份工具对重要数据进行备份,方便了故障出现时的系统恢复,极大地节省了时间和人力。
传统的系统监控管理方法一般是系统管理员定期到机房巡视或者采用PCAnywhere类软件监控,上述方法存在时效性差、服务器宕机后无法追查原因、占用系统资源较多的缺点;IPMI则可实现对服务器系统的实时监控,能够监控网络状态(发现整个网络节点、判断网络节点的在线状态、判断网络的通断、监测网络结点的OS、IP、主机名、网络流量大小等信息);监控服务器系统静态信息(CPU、内存、硬盘、光驱、网卡、显卡、操作系统、RAID卡、PCI附加卡等信息)和动态信息(主板、CPU、SCSI 模组、风扇板等设备的温度、电压、风扇转速信息以及CPU利用率、内存利用率、硬盘I/O访问流量等系统资源信息),还可以实现对RAID阵列的管理;当上述被监控量发生超越门限等异常事件时,监控软件会通过多种形式(消息框、邮件、告警音、短信)告警,同时将告警事件记录入日志,方便管理员根据告警日志分析诊断。对大量分散服务器集中管理的环境应用优势尤为明显。
传统的故障诊断一般是管理员到故障现场根据经验诊断故障原因,而利用IPMI,管理员可以通过网络或者串口访问远端服务器,通过获取事件日志和传感器数据记录来分析、确认故障原因,并通过远程操作来实现服务器恢复。

在IPMI管理平台中,BMC(Baseboard Management Controller,因为多集成于主板而得名)是核心控制器,系统管理软件对各个被管理器件的管理,都是通过与BMC通信来实现的。在IPMB(Intelligent Platform Management Bus)总线上连接着各个管理控制器,分别执行不同功能。IPMB总线上还连接着一些I2C器件,用来作为传感器的接口,让系统管理软件能够通过IPMB来读取传感器的数据。同时,这些传感器的具体配置信息,如告警门限、事件触发是否允许等配置都保存在一组名为SDR(Sensor Data Record)的数据里面。而传感器产生的告警事件则保存在一组叫做SEL(Sensor Event Log)的数据里面。在IPMB总线上,连接着一个ICMB(Intelligent Chassis Management Bus)桥,通过ICMB可以和远程的另一个管理平台通信。此外,在IPMB总线上,还可以外接其他的用户板,用来扩展IPMI管理平台的功能。
管理系统的核心——BMC芯片就相当于计算机中的中央处理器,通过BMC芯片上一对SMBus接口连接网络,用户可通过网络访问实现对远程服务器接管的带外管理(Out-of-band)功能,例如远程接管服务器(Pre-OS),在客户端实现对远程服务器的完全接管;通过RS-232接口连接Modem,在远程服务器宕机情况下,用户可以通过拨号访问获取SDR、SEL数据,分析诊断故障原因;BMC通过IPMB接口访问模组风扇背板、电源背板等上的SMC,实现对各种背板的温度电压风扇转速等关键参数管理;BMC通过系统接口(多用SMIC:Server Management Interface Chip),实现IPMI消息传输机制,控制LCD显示和实现上层软件与底层F/W通信,实现告警、数据采集。SDR、SEL、FRU(Field Replacement Unit)物理实体可以是做在芯片内的存储体,也可以是外挂的E2PROM。所有IPMI功能通过向BMC发送命令来完成,命令使用IPMI规范中规定的指令,BMC接收并在系统事件日志中记录事件消息,维护描述系统中传感器情况的传感器数据记录。

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