瘦客户机刀片模块化装置、方法和系统的制作方法

专利名称：瘦客户机刀片模块化装置、方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及使能进行基于复杂服务器的计算环境的功能和负载测试 的痩客户机刀片系统和体系结构。
背景技术：
在个人计算的早些年，每一个人计算机(PC)工作站用作独立系
统，因此，大PC部署的测试通常限于测试单一PC的功能性、稳定性 和可靠性。机构的计算机系统连成网络并严重依赖于中央服务器，PC
的正常运行取决于网络和服务器资源。大机构的典型计算机系统越来 越复杂，因此越来越难于预测、模拟和测试。
今天，大机构均面临设计、分析和维护的挑战，不仅各个PC.工
作站，而且整个系统，包括请求数据或计算资源及加载通信网络的多 个工作站之间的复杂的交互作用。具体地，确保在任何段的失效或重 载不会恶化为灾难性系统失效至关重要。
直到目前为止，大机构之间的共同实践均通过用实际的组成部分
(PC的服务器等)建立机构计算机系统的小规模模型并由执行机构 中正常执行的任务的实际用户操作每一 PC工作站来模拟机构系统。
这种方法仅能模拟机构系统的小部分，且成本相当高。
上述的典型大机构合成计算机实验室包括许多PC工作站，每-工作站连接到显示器或键盘视频鼠标开关(KVM)、网络交换机、多 个服务器和存储装置等。使用该非生产环境，机构能够测试不同的运 行情形、测试新软件和硬件部署、及执行系统放縮、培训和审核，而 不会干扰机构中的运行系统(生产)。
这样的模拟环境的主要缺点为-在构建测试系统时由于昂贵的建造构成一实验室需要的实际 PC和大占地空间导致高资本投资成本。
-由于网络和多通路KVM需要的复杂接线导致高维护成本。此外， 环境的分布式管理需要大量劳动力管理和寻找故障。
-在工作站侧缺少可扩縮性一部署几百个PC工作站是不实际的，
因为其需要非常大的空间、外设和成缆。
-建立时间长及缺乏灵活性一每次建立或改变需要几天或几周 的时间进行建立和验证，因为涉及所有成缆。
目前另一通用的可用选择是使用在较小数量的物理计算机上运 行的许多虚拟机重构机构。在该选择较先前的选择更成本有效的同 时，用该系统实现的工作站模拟保真度远没达到大多数机构需要的程 度。在不使用实际硬件如工作站的情况下，很难预测大的分布式系统 的行为。尽管如此，虚拟机可对模拟系统中的其它部分如服务器和存 储器提供最佳解决方案。
目前，由于服务器合并及基于服务器的计算趋势，越来越多的
PC工作站仅被用作客户机且许多已由瘦客户机代替。这对大机构确
保可靠及经济的系统运行带来更强的挑战。伴随瘦客户机趋势，同样
出现使机构的信息技术(IT)系统部分或完全瘫痪的集中式故障的内
在风险也随之而来。如安全攻击、病毒、数据中心故障、网络故障及 突然加载等情况可容易地重复并导致多米诺效应，因而极难预测、避 免及恢复。
另一方面，瘦客户机技术也为大机构带来独一无二的机会，其使 大机构能以小空间和较低的成本有效地部署和维护大的综合实验室。
此外，瘦客户机工作站的使用也是模拟PC工作站的有效工具。
尽管在瘦客户机工作站情况下可选择使用在单一平台上运行的 多个虚拟(模拟)客户作为模拟用户工作站，但相较PC工作站情形 模拟将不太可靠，因为痩客户机使用完全不同的体系结构且在当前虚 拟机条件下很难模拟。
为克服这些风险并确定和认可大的瘦客户机部署的安全体系结 构，需要开发将使能用目标生产环境中使用的实际工作站硬件和软件 进行现实的大规模用户工作站模拟的工具和方法。
因此，需要紧凑、高密度、可快速部署的、高度控制的多瘦客户 机系统，其具有集中式管理和可服务性及无限的可扩縮性。瘦客户机 刀片系统提供信息技术实验室的实质组成及数据中心操作员以测试 和训练不同的运行情况。
涉及瘦客户机模块化阵列系统领域的一般背景可在下述出版物 中找到
1、 2002年9月5日由Bottom, David A.等申请的美国专利申请 20020124114，题为"跨使用集成以太网开关模块的背板进行以太网 路由的模块化服务器体系结构"。
2、 2003年12月16日授予Chou的、题为"刀片服务器模块" 的美国专利6， 665,179。
3、 2004年7月20日授予Baker等的、题为"带罩的服务器刀 片底架中板印刷电路板"的美国设计专利D493， 152。
4、 2004年8月3日授予Crippen等的、题为"具有用于去除刀 片的气流旁路阻尼器的服务器刀片底架"的美国专利6， 771， 499。
5、 2004年11月16日授予Baker等的、题为"用于刀片的功能 扩展的装置和系统"的美国专利6，819，567。
6、 2004年11月18日由Yates， Kirk等申请的、题为"用于测
试开放体系结构模块化计算系统的组成部分的测试系统"的美国专利 申请20040230866。
7、 来自2003年11月HP 5982-1133ENRev, 2的权威报告"HP 统一后的客户基础设施(CCI)--帮助降低企业IT成本"。

发明内容
因此，本发明的原则目标是克服现有技术的缺点并提供模块化瘦 客户机装置及使用模块化痩客户机模块的系统和方法。
在本发明的实施例中，包括多个瘦客户机刀片的模块化底架可拆 装地连接到公共中板或地板并连接到一个或多个电源及一个或多个 管理模块以使多个瘦客户机能连同一个或多个计算机网络运行。本发 明使具有许多瘦客户机工作站及许多模拟用户的建筑物大规模计算 机实验室环境能容易地连接和管理以模拟大的计算机基础设施。内部
KVM功能性及链接使单个管理用户能容易地通过一套键盘、鼠标和显
示器远程或本地监视和管理大量瘦客户机工作站。
本发明中还公开了执行功能组合的一般方法，包括在复杂的基于 服务器的计算环境中测试和模拟正常及异常运行情形。
在本发明的另一实施例中，公开了模块化瘦客户机刀片系统。该
系统包括具有多个能够接受瘦客户机刀片模块插件的隔间的模块化 底架；至少一中板或底板，其具有用于每一隔间的连接器，共用电源 总线和管理总线使所述刀片隔间互连；多个瘦客户机刀片，其通过与 所述中板或底板连接器一致的配合连接器可拆卸地连接到所述中板 或底板；至少一网络接口，其通过网络交换机或集线器将至少瘦客
户机刀片中的每一个连接到网络。
在一些实施例中，根据进一歩优选的实施例的系统包括集中监 视、配置和控制所述多个痩客户机刀片模块中的每一模块的管理模 块。
在一些实施例中，KVM模块能够与多个类似的系统链接以使能集 中管理比插入所述底架之一中的瘦客户机刀片更多的刀片。
在本发明的一些优选实施例中，瘦客户机刀片底架构造成接受多 个插入式痩客户机刀片模块。所述底架包括具有多个能够接受痩客 户机刀片模块插件的隔间的模块化底架；至少一中板或底板，其具有
用于每一隔间的连接器，共用电源总线和管理总线使所述刀片隔间互
连；能够将用户键盘、鼠标和显示器连接到所述痩客户机刀片模块中 的可选模块的KVM模块；及向所述模块化瘦客户机刀片供电的至少一 电源模块。
在本发明的一些其它优选实施例中，提供了插入式瘦客户机刀片 模块装置。所述瘦客户机刀片模块包括构造成与中板或底板连接器 接口连接的配合连接器，用于从所述中板或底板连接器接收功率并与
所述中板或底板交换信息；连接到所述配合连接器、LAN连接器和LAN
控制器的LAN收发器；处理所述信息的处理器；用于保存信息及所述
处理器使用的程序指令的易失性存储器；用于保存所述处理器使用的 程序指令的非易失性存储器；及连接所述LAN控制器、非易失性存储 器、易失性存储器和处理器的总线。
在本发明的一些实施例中，提供了插入式管理模块。所述管理模 块包括构造成与中板或底板连接器接口连接的配合连接器，用于从 所述中板或底板连接器接收功率并与所述中板或底板交换信息；构造
成与中板连接器接口连接的配合连接器，用于从所述中板连接器接收
功率并与所述中板或底板交换信息；连接到所述配合连接器和LAN控 制器的LAN收发器；处理所述信息的处理器；用于保存信息及所述处 理器使用的程序指令的易失性存储器；用于保存所述处理器使用的程 序指令的非易失性存储器；能够与用户输入/输出设备交换信息的I/O 控制器；能够产生视频信号的视频控制器；及连接所述工/0控制器、 视频控制器、LAN控制器、非易失性存储器、易失性存储器和处理器 的总线。
在本发明的其它优选实施例中，提供了用于构建大规模、可集中 管理的多瘦客户机系统的方法。所述方法包括步骤提供多个痩客户 机刀片底架，每一底架构造成接受多个插入式瘦客户机刀片模块，每 一底架包括具有多个能够接受瘦客户机刀片模块插件的隔间的模块 化底架；至少一中板或底板，其具有用于每一隔间的连接器，共用电 源总线和管理总线使所述刀片隔间互连；能够将用户键盘、鼠标和显 示器连接到所述瘦客户机刀片模块中的可选模块的KVM模块；及链接 所述多个痩客户机刀片底架中的至少两个底架的所述KVM模块。
在本发明的另外的优选实施例中，提供了模拟多瘦客户机系统的 方法。所述方法包括步骤提供多个瘦客户机刀片底架，每一底架构
造成接受多个插入式痩客户机刀片；将多个瘦客户机刀片和单一管理 模块插入所述多个瘦客户机刀片底架中的每一底架中；将所述多个瘦 客户机刀片中的每一刀片连接到网络交换机；将所述网络交换机连接 到服务器。
本发明的进一步的特征和优点将从在此包含的附图和描述明显 看出。


本发明的示例性实施例将在下面参考附图进行描述。同一附图标 记用于指不同附图上的相同或相关特征。附图一般未按比例绘制。
为更好地理解本发明，将参考附图示出的本发明优选实施例，其
中
图1为根据本发明的优选实施例，具有多个瘦客户机刀片模块和 单个管理模块的模块化瘦客户机刀片系统的正视图。
图2a为根据本发明的优选实施例的瘦客户机刀片模块的正视图。
图2b为根据本发明的另一实施例，具有数字视频接口 (DVI)和 通用串行总线(USB)端口的瘦客户机刀片模块的前面板。 图3为根据本发明优选实施例的管理模块的正视图。 图4为根据本发明优选实施例的瘦客户机刀片系统的框图。 图5为根据本发明优选实施例，痩客户机刀片模块到中板内部总 线的接口图。
图6为根据本发明优选实施例，痩客户机刀片系统与网络交换机 和服务器互连。
图7为瘦客户机刀片系统的优选实施例。
图8为根据本发明优选实施例的单一瘦客户机刀片模块的框图。
图9为根据本发明优选实施例的管理模块的框图。
图10更详细地示出了根据本发明实施例的KVM模块及其外部连
具体实施例方式
下面的详细描述是实现本发明的最佳模式。该描述不应视为限 制，而是仅用于说明根据本发明的一般原理的目的。本发明的范围由 所附权利要求确定。
现在将进一步参考附图，其中示出了本发明的示例性实施例。
本发明的前述及其它目标、特征和优点将从下面关于如图所示的 本发明示例性实施例的更具体的描述明显看出。
参考图1，其示出了痩客户机模块化刀片系统的实施例100的正
视图。底架机架安装孔10用于将底架110固紧到标准机架。通常， 标准19"机架几何结构用于使能按需竖直形成多套瘦客户机模块化刀 片系统100和网络交换机。底架110被安装以多个瘦客户机刀片模块 40和一个管理模块42。瘦客户机刀片模块40实质上一样，但通常用 户可安装高达20个同样类型或混合类型的模块。用户还可部分填充 底架110，取决于模块可用性和用户定义的目标系统。管理模块42 使能集中管理和监视所有模块。底架110的结构使多个瘦客户机刀片 模块40能够安装于其中。瘦客户机刀片模块40有多种类型。多种模 块化刀片类型可灵活地安装在同一或分开的底架中以按需产生多种 系统特征。
现在参考图2a，其是根据本发明优选实施例的示例性瘦客户机 刀片模块40的更详细的正视图。瘦客户机刀片模块40可通过紧固件 11固定到底架110上。紧固件11可以是外加螺钉、Dzus紧固件或螺 钉。
可选地，瘦客户机刀片模块40被装备以指示器12。指示器12 可以是能够产生指示瘦客户机刀片模块的当前状态的彩色光的发光 二极管(LED)或LED组合形式。例如，绿光可用于指示模块正常运 行状态，而红光可指示模块故障。
LAN插口 13用于将模块连接到外部网络交换机，最好是屏蔽的 RJ-45插口。外部成缆最好用于将瘦客户机刀片模块40连到网络交 换机或集线器以使能最灵活地进行网络选择和配置。集成在LAN插口内的两个LED14和15分别指示LAN链路和活动 状态。这些灯向用户提供快速且可见的网络状态信息从而方便系统安 装、监视和维护。
可选的模拟视频输出插口 16使能将计算机显示器直接连接到瘦 客户机刀片模块40。
可选的电源复位开关17最好为具有双重行动的3位置瞬时开关 —向上推将向模块供电或停止供电，二者择一；向下推将使模块复位 从而导致瘦客户机重启。优选地，复位和供电可通过将在图3中详细 示出的管理模块42集中控制。
可选的KVM模块被选指示器19，优选为LED形式，指示多个瘦 客户机刀片模块中的哪一模块当前被位于底架110中的内部KVM模块 44选择(模块44在图4中示出)。优选地，绿光LED19将照亮，其 指示多个瘦客户机刀片模块中的哪一模块被管理模块42远程选择。
可选的按钮18是KVM人工超驰开关。当KVM人工超驰开关18被 按压时，底架内的KVM模块44被指示选择KVM人工超驰开关按压的 特定痩客户机刀片模块。该人工选择可优先于用户先前通过管理模块 控制进行的其它选择。在该例子中，KVM被选指示器19将照亮为绿 色。
可选的喷射器20帮助模块锁定和弹出。喷射器20可被安装以开 关以向管理模块通知即将来临的模块移除/安装。这对于使能热插拔 功能是必须的，其中在替换模块的同时系统通电。
或者，瘦客户机刀片模块40是无头瘦客户机刀片，在其前面板 上至少具有LAN连接器13，同时没有部分或所有其它上述元件。
或者，或另外，模块40在其前面板上包括另外的元件。例如下 述之一或几个键盘连接器、鼠标连接器、通用串行总线(USB)连 接器、音频连接器、另外的指示器等。
现在参考图2b，其示出了根据本发明另一优选实施例的具有数 字视频接口 (DVI)和通用串行总线(USB)端口的瘦客户机刀片模块 41的正视图。
痩客户机刀片模块41可通过紧固件11固定到底架110上。紧固 件可以是外加螺钉、Dzus紧固件或螺钉。
可选地，痩客户机刀片模块41被装备以指示器12。可选的指示 器12可以是能够产生指示模块化刀片的状态的光的发光二极管 (LED)或LED组合形式。例如，绿光可用于指示模块正常运行状态， 而红光可指示模块故障。
LAN插口 13用于将模块连接到外部网络交换机，最好是屏蔽的 RJ-45插口。
集成在LAN插口内的两个LED14和15分别指示LAN链路和活动。 可选的数字视频(DVI)输出插口 116使能将数字计算机显示器 直接连接到模块。使用DVI输出插口 116比使用模拟视频输出插口更 灵活。例如，显示器可放置在距离刀片模块更远的地方。DVI可实施 为仅具有数字信号或具有数字和模拟输出的结合以支持较老的模拟 显不器。
可选的USB端口连接器117使能将外部USB外设如键盘和鼠标直 接连接到痩客户机刀片模块41。
可选的电源复位开关17最好为具有双重行动的3位置瞬时开关 一向上推将向模块供电或停止供电；向下推将使模块复位。优选地， 复位和供电可通过将在图3中示出的管理模块42集中控制。
可选的KVM模块被选指示器19，优选为LED形式，指示多个刀 片中的哪一刀片被位于底架110中的内部KVM模块44选择(模块44 在图4中示出)。优选地，绿光LED19将照亮，其指示多个痩客户机 刀片模块中的哪一模块被管理模块42远程选择。
可选的按钮18是KVM人工超驰开关。当KVM人工超驰开关18被 按压时，底架110内的KVM模块44被指示选择KVM人工超驰开关按 压的特定瘦客户机刀片模块。在该例子中，KVM被选指示器19将照 亮为绿色。
可选的喷射器20帮助模块锁定和弹出。喷射器20可被安装以开 关以向管理模块通知模块移除/安装。这对于使能热插拔功能是必须 的，其中在替换模块的同时系统通电。
现在参考图3，其详细地示出了管理模块42前面板。在本发明 示例性实施例的该正视图中，可选的紧固件11和可选的喷射器20与 前述图中的一样。
可选的主电源指示器22，优选LED，是整个系统的电源指示器。 例如，当照亮为绿色时，电源可用于底架和所有模块。
主电源开关23，优选安全的拨动开关，用户接通或断开系统的 底架和所有模块的供电。该开关可被连接到电源以提供加电和断电逻 辑命令。
可选的显示器24提供可读字母数字显示，其示出系统状态代码 及被选模块号。优选地，显示器24是小的液晶显示器(LCD)或分段 LED显示器。
可选的向前键25和向后键24用于使用户能在底架甚至在具有链 接的不同底架中人工选择特定瘦客户机刀片模块。
模拟视频输出连接器30是到KVM模块44 (图4中所示)的用于 内部连接的显示器的输出。通过选择适当的模块，用户可通过单一视 频输出端口 30监视运行模块40或41中的每一模块。USB端口 32优 选为两个USB端口以连接用户的鼠标和键盘。这些端口内部连接到 KVM模块44以使能与每一瘦客户机刀片模块40交互作用。
现在参考图4，其为本发明实施例的框图，其示出了组装在模块 化系统175中的不同组件之间的连接。系统175的主要组件为具有保 持多个瘦客户机刀片模块40的插件隔间111的底架110、 一个管理 模块42、网络交换机120及服务器133。
多个瘦客户机刀片模块40或41在插件隔间111的后面通过配合 连接器连接到中板内部总线60。痩客户机刀片模块40或41通过中 板内部总线60接收电源26供应的功率。瘦客户机刀片模块40从中 板内部总线60接收某些控制命令(及可选地，将某些控制命令传给
中板内部总线60)。总线60从模块40或41接收视频信号。中板总 线60从瘦客户机刀片模块40或41接收不同的I/O控制信号如USB、 串行、系统管理总线及音频，及将所述控制信号传给瘦客户机刀片模 块40或41。中板内部总线60还连接到单一管理模块42。
如前所述，KVM模块44优选位于底架中。或者，KVM模块44可 位于底架外部甚至远离底架。KVM模块44通过链路78连接到中板内 部总线60，这使其能接收和传送不同的瘦客户机刀片模块信号。这 些信号可包括将由KVM模块44选择的USB、视频、音频和多种控制 信号。所选瘦客户机刀片模块信号连接到KVM输出总线85。
KVM模块44用作连接到痩客户机刀片模块40的多个输入/输出 信号和一组相同的信号之间的逻辑选择器开关以使能连接单一用户 显示器、键盘和鼠标。KVM输出总线85将所选的模块信号经中板内 部总线60传给管理模块42，及还在IP模块46和KVM链接模块45 上传给可选的KVM。通过管理模块42的KVM输出信号连接到管理模 块42的前面板处的视频连接器30和USB连接器32 (图3中所示)。
可选地，管理模块42使用独一无二的连接器并用作所有总线信 号的终端。在该实施例中，管理模块42可插入底架110中的指定位 置。其还连接到KVM链接模块45以使能级联几个模块化刀片机架系 统175。多个底架之间的链接使用户能控制和监视大量瘦客户机刀片 模块，而不需要物理地连接其显示器、键盘和鼠标或断开连接。链接 可通过连接在每一系统底架后面的专用于该目的的特殊电缆实现。这 些电缆能够在两个底架之间传送模拟和数字信号。使用多根电缆链接 多个底架，可构建通过单一管理模块管理的多个底架的链接结构。用 于通过一个控制台管理多个系统的另一选择是当安装基于IP的KVM 时通过LAN或通过位于底架背面的特殊链接输入连接器88和链接输 出连接器89。这些链接连接器用于级联多个底架以形成由单一管理 模块管理的大结构，其成为总模块。
可选的基于IP的KVM模块46通过标准网络浏览器提供对系统的 远程访问和控制。该模块包含运行专门网络-服务器服务的计算机，
以通过标准网页传送视频、音频、鼠标和键盘交互作用。基于IP的
KVM模块46的LAN接口 27将模块连接到网络交换机及适当的网络。 这使网络中的其它计算机或痩客户机能连接到该系统并管理其功能。 单一或多个电源26通过中板内部总线60提供低电压DC电力以 供电多个系统模块。电源26通常连接到主电源输入或-48DC电源。 场效应晶体管电源通断可用于通过电源通断支持模块热插拔及远程 电源管理。
可选地，可增加冷却模块76以提供强迫冷却气流通过系统。在 大多数情况下，不需实施该模块，因为瘦客户机及基于特别减少的指 令集计算(RISC)的装置均为相当低功率的装置。
优选地，外部或内部网络交换机120使用连接到每一瘦客户机刀 片模块中的LAN连接器13的LAN线路102将系统瘦客户机刀片模块 40或41中的每一个连接到网络(L緒连接器13在图2a和2b中示出)。
或者，交换机120可集成在底架内。可选地，中板内部总线60 可包括LAN连接器，从而不需要线路102和连接器13。
交换机120可以是自由或优选受控的交换机以使能独立地对每 一端口及连接的模块进行特殊的编程和设置。受控交换机的另-优点 在于其能够为每一端口定义虚拟局域网。可增加内部或外部可编程带 宽限制特征以使能模拟多个局域网(LAN)及宽域网(WAN)。
交换机120优选为机架安装的网络交换机，优选安装在底架110 的上方或下方以縮短电缆102的长度。
服务器133通过LAN电缆108连接到交换机120。服务器133可 以是机架安装的服务器或位于机架附近或远离机架的标准服务器。
现在参考图5，其更详细地示出了瘦客户机刀片模块40或41与 系统中板内部总线60之间的不同互连。这些互连通常通过瘦客户机 刀片模块上的模块连接器80a，其与中板内部总线60上的中板连接 器80b配合。
数字或模拟视频输出182从瘦客户机刀片模块40或41传到中板 内部总线60。之后，其由内部KVM模块44交换以使单一显示装置能 有选择地连接到任何可选刀片模块。
线路183是将瘦客户机刀片模块40或41连接到中板内部总线 60的USB端口线路。USB从中板内部总线路由到KVM模块，其中其通 过管理模块面板42中安装的前面板连接器或通过其它(链接的)最 后端接USB连接器的系统交换到连接到用户鼠标和键盘的单一 USB端 □。
控制信号184使管理模块中的不同管理功能与每一痩客户机刀 片模块40互连。这些信号用于检测模块模式和设置，以传送功率和 状态信息并使能不同的交换功能如模块选择、复位和功率切换。
到瘦客户机刀片模块的电源通过电源层185。这通常是通过高功 率连接器触点路由的高电流迹线以减少电压降和电源噪声。连接器 80a和80b中的某些电源引脚可能更短以确保在底架功率下给模块的 功率在安装模块时将被持续连接及在去除模块时将被首先断开连接。
音频输入和输出信号186传给中板内部总线60并从那里发送给 内部KVM模块44。
现在参考图6的高级系统图，其示出了根据本发明的优选实施例 的瘦客户机模块化刀片系统互连。 一个或多个痩客户机刀片模块化系 统100通过短的LAN电缆102连接到一个或多个网络交换机120，所 述电缆桥接在每一模块LAN端口 13及网络交换机中其相应端口之间。
管理模块42还可连接到网络交换机以使能基于IP进行远程管理 及使能远程KVM功能性。
网络交换机120中的上行链路端口 106由LAN电缆或光纤连接 108连接到服务器133以形成完整的基于服务器的计算环境。服务器 133按需可以是物理服务器或多个虚拟服务器。该基本系统可容易地 按规定比例扩展到更多瘦客户机模块化刀片系统、另外的LAN和W認 装备和模拟器及多个服务器和服务器刀片及存储设备。
使用本发明可相对简单地建立和管理大量瘦客户机。例如，标准
42U机架可被安装以12X3U瘦客户机刀片模块化系统以形成240瘦 客户机系统。使用这种安排，每一瘦客户机模块化刀片底架封装高达 20个瘦客户机刀片模块，及两个类似的机架共享1个1U 48端口受 控网络交换机。可用相同的方法构建更高密度的底架以使在甚至更小 的空间放置更多的瘦客户机刀片。
现在参考图7的高级系统图，其示出了优选实施例的瘦客户机刀 片模块化系统141。 一个网络交换机120夹在两个底架110之间。当 全部占满时，每一底架110包含20个瘦客户机刀片模块40或41及 一个管理模块42。短的LAN电缆102将瘦客户机刀片模块40或41 上的每一LAN端口 13连接到网络交换机120。
网络交换机120中的上行链路端口 106由LAN电缆或光纤连接 108连接到服务器133以形成完整的基于服务器的计算环境。多个系 统141可被构建并可由单一或多个服务器133服务。
现在参考图8，其示出了根据本发明优选实施例的瘦客户机刀片 模块的框图200。该图示出了如图2中所示的典型计算装置的框图。
瘦客户机刀片系统200是能够执行瘦客户机或模拟PC工作站功 能的数据处理电子系统，其包括下述组件中的一个或多个
处理器201处理保存的程序及通过用户或模拟用户、外设和网络 输入的数据。处理器201优选选自可用的简化指令集计算机(RISC)， 因为它们功耗较低及散热低。或者，复杂指令集计算机(CISC)、安 全及加密引擎、数字信号处理器(DSP)或任何其它类型的具有足够 处理能力的数字处理器或组合可用于实施与其模拟的实际目标瘦客 户机装置类似的装置结构。处理器201可包括芯片内置高速缓冲存储 器或外部高速缓存或二者的结合。
存储器控制器/电桥215使处理器与易失性存储器216和总线218 连接。该功能及其它功能可与处理器201 —体化或单独安装在不同的 芯片或芯片组中。易失性存储器216用于存储处理器201需要的临时
数据。存储器216可以是RAM类型、SDRAM、 DDRAM或任何其它类型 的易失性存储器。
内部总线218连接瘦客户机刀片模块的不同部分并可以是单根 或多根总线、16、 32或64位PCI或任何其它总线类型。如果实施多 根总线，则可增加总线桥接模块以连接和驱动不同的总线。
连接到总线218的非易失性存储器217永久保存瘦客户机刀片模 块运行所需要的数据、程序和设置。
可选的音频控制器219如AC-97 CODEC连接到总线218及瘦客户 机刀片模块40的前面板上的可选音频连接。音频控制器219用于将 模拟音频信号转换为数字流，反之亦然。去往和来自音频控制器的数 字流可直接在内部总线218或专用CODEC总线如AC链路上获得。专 用电桥或胶连逻辑可连接在总线218和所述音频控制器219之间。此 外，该模块可包含不同的模拟级如混频器、开关、衰减器、滤波器、 放大器等。同样，该模块可包括另外的功能性及增强以支持用于家庭 影院和多媒体应用的改良的声音输出。音频电路可以是单通道(单)、 双通道(立体声)或更多通道以增强多媒体体验。音频输入和输出还 可通过链路244连接到中板连接器80a以使能图4中所示的KVM模块 44中的音频选择功能。
I/O控制器220 —侧连接到总线218，另一侧通过链路239连接 到前面板上的I/O连接器及中板连接器80b中的适当I/O总线。控制 器220用于使能通过模块前面板40上的标准端口如USB、 PS/2、串 行、并行、IEEE-1394等直接连接标准外设，或使能通过KVM间接切 换外设连接。该控制器220还可提供交换功率源以供电外部的外围设 备。
视频控制器221， 一侧连接到总线218，另一侧连接到瘦客户机 刀片模块40的前面板上的视频连接器并通过链路228连接到中板连 接器80b。其用于直接或通过KVM间接驱动外部的模拟或数字监视器。 视频控制器221可包含内部视频存储器、外部视频存储器或其在统一 存储器体系结构(UMA)中可与处理器201共享所述易失性存储器216。
连接到总线218的局域网控制器或媒体访问控制器(MAC) 222 用于使瘦客户机刀片模块通过LAN收发器(物理层模块)224与网络 交换机或集线器连接。
位于瘦客户机刀片模块40的前面板上的连接器和端口用于将不 同的外部外围设备直接连接到模块，而无需通过KVM模块。这对于发 现并修理故障或使能连续监视用户特别感兴趣的一个或多个刀片模 块非常有用。这些连接器连接不同的端口如音频控制器219、 1/0控 制器220和视频控制器221。前面板还可包含一些开关和指示灯以使 能直接控制和监视该刀片模块。
局域网收发器224 (物理层模块)连接在LAN控制器(MAC) 222 和位于瘦客户机刀片模块40的前面板处的LAN插口之间。其还可选 地通过链路224连接到中板连接器80b以使能实现内部网络交换机。 收发器224可包含分立的磁性元件或集成在LAN插口中的磁性元件。 刀片模块前面板40上的LAN插口的可用性特别有用，其使用户能容 易地连接和监视每一刀片模块的该LAN连接。在该设计中，同-一底架 上的瘦客户机刀片模块可连接到不同的网络交换机、路由器、集线器 或网络。LAN收发器224可借助于媒体独立接口 (Mil)总线或通过 其它互连总线连接到局域网控制器222。局域网收发器224可按需支 持100BASE-TX、 100BASEFX、 10BASE-T及千兆LAN或其它LAN协议。
电源226通过中板连接器80b和链路225使用中板总线上可用的 功率以将该功率转换为不同瘦客户机模块电路需要的适当电压输出 227。电源模块226还可包括定时电路以对其它电路进行加电排序。 其还可包含复位信号发生以使能进行适当的启动和功率中断检测。
中板连接器80b还可连接到可选的标识非易失性存储器模块 223。该存储器模块可用于保存特定瘦客户机模块模型、序列号、MAC 地址和不同的模块设置和配置。当模块正被插入时或当在底架中功率 可用时，该信息可由管理模块读取以使能更好地进行模块管理。
在此所述的优选瘦客户机刀片模块实施例可运行本机操作系统 如微软Windows CE、 Linux或任何其它兼容的嵌入操作系统。如果实施的硬件与标准x86或有限大小的x86兼容，则其还可运行更普通的 x86操作系统，如微软Windows XP或嵌入的XP。操作系统可运行多 个本机程序以使能连接到远程服务器。这些程序可包括Citrix ICA 客户机程序以与Citrix服务器通信、微软终端服务RDP客户机程序 以支持远程Windows服务器、及不同的本机终端模拟程序以与遗产系 统直接通信。运行这样的客户机程序使痩客户机计算装置能够在远程 服务器中运行的会话中运行应用程序。
除此之外，瘦客户机计算装置可运行多个独立的本机应用程序如 网络浏览器、多媒体播放器、及专用用户应用程序。
此外，瘦客户机计算装置还可包含远程管理代理。这些代理使机 构能远程管理设备和用户设置。其还可使能进行集中软件部署及用户 鉴别和安全监视。
此外，多个负载模拟本地和远程程序可在每一瘦客户机刀片模块 运行以使用户能用不同的负载情形进行逼真模拟。
可选地，系统200还包括安装在每一瘦客户机刀片模块40中且 可由管理模块通过总线进行存取的存储器装置233，以肯定地识别该 模块的类型模型和独一无二的特征。
现在参考图9，其示出了根据本发明优选实施例的管理模块300 的框图。
管理模块300的结构可与前面图8中所述的痩客户机刀片模块类 似，或可以是具有简化的功能性的简化微控制器设计。模块包括一个 或多个下述组件
处理器201处理保存的程序及通过用户、外设和网络输入的数 据。处理器201优选选自可用的简化指令集计算机(RISC)，因为它 们功耗较低及散热低。或者，可使用复杂指令集计算机(CISC)、安 全及加密引擎、数字信号处理器(DSP)或任何其它类型的具有足够 处理能力的数字处理器或组合。处理器201可包括芯片内置高速缓冲 存储器或外部高速缓存或二者的结合。此外，处理器201可以是具有 集成的易失性及非易失性存储器的简单、低成本微控制器。
存储器控制器/电桥215使处理器201与易失性存储器216和总 线218连接。该功能及其它功能可与处理器201 —体化或单独安装在 不同的芯片或芯片组中。易失性存储器216用于存储处理器201需要 的临时数据。存储器216可以是RAM类型、SDRAM、 DDRAM或任何其 它类型的易失性存储器。
内部总线218连接痩客户机刀片模块的不同部分并可以是单根 或多根总线、16、 32或64位PCI或任何其它总线类型。如果实施多 根总线，则可增加总线桥接模块以连接和驱动不同的总线。
连接到总线218的非易失性存储器217永久保存管理模块运行所 需要的数据、程序和设置。所需要的管理程序及各个状态机从连接的 可动介质或从集中式管理系统加载到该存储器上。
I/O控制器220 —侧连接到总线218,另一侧连接到模块前面板 的各个控制和用户接口功能。这包括但不限于图3中所示的驱动面板 显示器24和开关23、 25及26。面板显示器24可以是7段、字母数 字、点矩阵或全图形显示器，如果需要。开关可包括使能与用户交互 作用的各个功能键和开关。
可选的屏幕菜单式显示(0SD) /视频控制器模块321， 一侧连接 到总线218，另一侧连接到通过管理模块的视频信号。其用于使管理 模块能叠加可见视频图像上的字母数字文本和符号。所呈现的文木可 包括所选瘦客户机刀片模块的标识和状态或任何其它系统状态和配 置信息。由该模块产生的视频信号自动同步到可选的屏幕菜单式显示 (0SD) /视频控制器模块321，其可包含内部视频存储器、外部视频 存储器或其在统一存储器体系结构(UMA)中可与处理器201共享易 失性存储器216。连接到总线218的局域网控制器或介质访问控制器 (MAC) 222用于使管理模块通过LAN收发器(物理层模块)224与网 络交换机或集线器120连接。
位于模块前面板327处的视频连接器30使通过链路336和中板 连接器80b连接的KVM输出与在管理模块中由0SD/视频处理器321 产生的0SD/视频结合。位于前面板327上的USB连接器32经链路338
和中板连接器80b连接到KVM模块。该端口使用户能将键盘和鼠标连 接到KVM端口以管理系统。
可选的局域网收发器224(物理层模块)连接在LAN控制器(MAC) 222和位于痩客户机刀片模块40的前面板处的LAN插口之间。其还 可选地通过链路224连接到中板连接器80b以使能实现内部网络交换 机。收发器224可包含分立的磁性元件或直接连接到内部交换机物理 层电路，而不需要磁性元件。
LAN收发器224可借助于媒体独立接口 (Mil)总线或通过其它 互连总线连接到局域网控制器222。局域网收发器224可按需支持 100BASE-TX、 100BASE-FX、 10BASE-T及千兆LAN或其它LAN协议。
电源226通过中板连接器80b和链路225使用中板总线上可用的 功率以将该功率转换为不同管理模块电路需要的适当电压输出227。 电源模块226还可包括定时电路以对其它电路进行加电排序。其还可 包含复位信号发生以使能进行适当的启动和功率中断检测。
中板连接器80b还可连接到可选的标识非易失性存储器模块 223。该存储器模块可用于保存特定管理模块模型、序列号、MAC地 址和不同的模块设置和配置。
管理模块可通过位于每一瘦客户机刀片模块面板(图2a中所示) 处的按钮18直接以超驰模式运行。这使用户在需要时能快速地监视 和控制特定模块。
可选地，管理模块42还包括安装在每一管理模块42中并可由服 务器存取的存储器装置233以确定地识别该模块的类型模型及独一 无二的特征。
现在参考图10，其更详细地示出了 KVM模块44。为清晰起见， 只示出了最小数量的信号和端口。同样，仅示出了原理图中使用的机 械开关，尽管可使用不同的切换方法，包括数字逻辑、模拟开关、继 电器等。
信号400是通过中板内部总线60发送的1号瘦客户机刀片模块 视频输出信号。与该信号类似，401是2号瘦客户机刀片模块视频信
号。开关408用作选择器开关以使能基于由管理模块或基于IP的KVM 模块产生并通过中板内部总线60和链路396的选择命令选择单一视 频源。单一视频输出信号409连接到单一连接的用户显示器。
类似地，开关418在不同瘦客户机刀片模块的不同USB端口 410、 411和412之间选择。由所述开关选择的端口将出现在单一输出419 处。在此可增加另外的开关以使能从许多源和另外类型的信号如音频 和串行端口同时切换。当实施基于IP的KVM时，KVM控制396和KVM 输出409、 419、 429连接到基于IP的KVM模块。
可选的热键模块240可检测特定的键盘键组合以在所示的不同 瘦客户机刀片模块之间来回切换。这可通过连接KVM的USB端口 419、 检测预编程的热键、及产生适于KVM控制信号396的切换命令而实现。
KVM中另一可选的模块是视频叠加处理器246。该模块使多个瘦 客户机模块产生的视频图像能结合为所示出的给用户的单一显示。通 过连接到不同的视频源400、 401、 402……模块从所有可用源捕获视 频信号。之后，模块重新调节所选的视频输入并同步它们以组合为可 作为单一视频输出455的大的抽象拼贴型图片。
瘦客户机刀片40或41相互可具有不同的硬件构造或配置。例如， 它们可在存储器容量、运行速度、处理器类型、可选的连接器等方而 不同。
模块化系统可与部分占用的底架一起运行、可以没有刀片或刀片 用空白罩代替。刀片可独立打开或关闭。在本发明的一些实施例中， 在其它刀片正运行时可去除或插入刀片(热插拔)。
通常，每一瘦客户机刀片40或41实质上可独立于其它刀片运行 不同的软件。
为创建机构的模拟，特定程序安装在机构中的至少一"典型用户" 的PC或瘦客户机上。该程序监视用户使用计算机所做的任何事情。 关于用户使用其计算机的信息连同时间戳进行保存。
在收集一段时间的数据后，可分析该数据以使用类似的资源负载 创建随机事务(即，如果用户键入特定文本的电子邮件并将其发送到
特定地址，该行动可通过用随机文本和地址替换用户键入的文本和电 子邮件地址进行复制)。
一段时间和几个用户的综合将创建工作周"脚本"，其统计学上 表征机构中的一组雇员。例如，银行出纳员的代表工作。因而，几种 类型的使用可被监视和模拟，从而创建机构的工作量和工作平衡的准 确表示0
对于测试，每一刀片通过"播放"这些脚本中的一个或多个模拟 用户从而创建统计学上代表整个机构在其营业时间的活动轮廓的图 片。
应注意，在内部，每一刀片可如实地代表使用瘦客户机站的用户。 然而，对于测试服务器、通信链路和机构整体上的能力，每一刀片代
表执行工作会话的用户，因而刀片可模拟瘦客户机站、PC甚或非人
工操作的功能如服务器、自动机或包括几个计算机或计算机系统的系 统。
在本发明已结合某些示例性实施例描述的同吋，对本领域技术人 员而言多种修改显而易见且可容易地完成，而不会背离上述示教的精 神和范围。
应当理解，结合一实施例描述的特征和/或歩骤可用于其它实施 例，及不是本发明的所有实施例均具有在特定附图中所示或结合实施 例之一所述的所有特征和/或步骤。本领域技术人员将可对所描述的 实施例进行变化。
应注意，部分上述实施例描述了发明人预期的最佳模式，因此包 括可能对本发明不是必需及作为例子描述的结构、步骤或结构和步骤 的细节。如本领域公知的，在此所述的结构和歩骤可由执行相同功能 的等效方案代替，即使结构或步骤不同。因此，本发明的范围仅由权 利要求中使用的元件和限制进行确定。在此使用的术语"包括"、"包 含"及其语法变化意为"包括但不必限于"。
权利要求
1、模块化瘦客户机刀片系统，包括具有连接器、共用电源总线和管理总线的至少一背板；多个瘦客户机刀片模块，其通过与所述连接器兼容的配合连接器可拆卸地连接到所述至少一背板；模块化底架，其具有能够接受所述多个瘦客户机刀片模块的多个隔间，其中每一所述连接器位于所述多个隔间之一中；至少一网络接口，其适于将所述多个瘦客户机刀片模块的每一个通过网络交换机连接到网络。
2、 根据权利要求l的系统，还包括KVM模块，其能够将用户键 盘、鼠标和显示器连接到所述多个瘦客户机刀片模块中的所选模块。
3、 根据权利要求2的系统，其中所述KVM模块适于与多个实质 上相似的系统链接以使能集中管理一个以上所述底架。
4、 根据权利要求2的系统，其中所述KVM模块适于识别预编程 的用户键盘输入以触发特定KVM行动。
5、 根据权利要求2的系统，其中所述KVM模块适于将来自所述 多个瘦客户机刀片模块中的多个模块的多个视频图像结合为单一显 示的图像。
6、 根据权利要求2的系统，其中所述KVM模块适于使用网络-服务器连接到远程或本地站点以通过网络浏览器传送视频并接收键 盘和鼠标命令。
7、 根据权利要求2的系统，其中所述KVM模块能够将字母数字 数据和系统状态覆盖在可见视频显示器上。
8、 根据权利要求1的系统，还包括至少一电源模块，其可拆卸 地连接到所述底架以向所述多个瘦客户机刀片模块提供功率。
9、 根据权利要求1的系统，还包括管理模块，以集中监视、配 置和控制所述多个瘦客户机刀片模块中的每一模块。
10、 根据权利要求l的系统，其中所述多个瘦客户机刀片模块中 的至少一个使用RISC体系结构建立。
11、 根据权利要求l的系统，其中所述网络交换机可管理以使能 灵活地配置和连接到系统中的所述多个瘦客户机刀片模块中的每一 模块。
12、 根据权利要求1的系统，其中所述网络交换机适于限制带宽 和包流特征以使能进行不同的网络实施和模拟。
13、 根据权利要求1的系统，其中所述多个瘦客户机刀片模块中 的一个或多个运行模拟特定或典型用户的负载的本机软件。
14、 根据权利要求1的系统，还包括连到所述底架的冷却风扇模块以冷却系统。
15、 根据权利要求1的系统，还包括安装在所述多个瘦客户机刀 片模块的每一模块中并可由管理模块通过总线存取的非易失性存储 器装置，以确定地识别该模块的类型模型和独一无二的特征。
16、 用于接受多个插入式瘦客户机刀片模块的瘦客户机刀片底架，包括模块化底架，其具有能够接受插入式瘦客户机刀片模块的多个隔间；至少一背板，其具有用于每一所述隔间的连接器、共用电源总线、 及互连所述多个隔间的管理总线；KVM模块，适于将用户键盘、鼠标和显示器连接到所选瘦客户机 刀片模块；至少一电源模块，其适于向所述插入式痩客户机刀片模块提供功
17、插入式瘦客户机刀片模块装置，其适于可拆卸地连接到背板 连接器以建立从背板连接器接收功率并通过背板连接器交换信息的 连接，所述装置包括适于连接到背板连接器的配合连接器；连接到所述配合连接器、LAN连接器和LAN控制器的LAN收发器; 处理信息的处理器；用于保存所述处理器使用的信息和程序指令的易失性存储器； 用于保存所述处理器使用的程序指令的非易失性存储器； 适于连接所述LAN控制器、所述非易失性存储器、所述易失性存 储器和所述处理器的总线。
18、 根据权利要求17的装置，其中所述装置还包括至少一指示 所述装置的特征的指示器。
19、 插入式管理模块，其适于易松开地连接到背板连接器以建立 从背板连接器接收功率并通过背板连接器交换信息的连接，所述模块 包括适于建立与背板连接器的连接的配合连接器； 连接到所述配合连接器和LAN控制器的LAN收发器； 适于处理信息的处理器；用于保存所述处理器使用的信息和程序指令的易失性存储器； 用于保存所述处理器使用的程序指令的非易失性存储器； 适于与用户输入/输出装置交换信息的1/0控制器； 适于产生视频信号的视频控制器；连接所述I/0控制器、所述视频控制器、所述LAN控制器、所述 非易失性存储器、所述易失性存储器和所述处理器的总线。
20、 用于构建大规模、可集中管理的多瘦客户机系统的方法，包 括步骤提供多个模块化底架，其中每一底架适于接受多个插入式瘦客户机刀片模块中的至少一个，所述模块化底架包括i、 适于接受多个插入式瘦客户机刀片模块中的所述至少一个的多个隔间；ii、 至少一背板，其具有用于每一所述隔间的连接器、共用电源 总线和互连所述多个隔间的管理总线；iii、 KVM模块，其适于将用户键盘、鼠标和显示器连接到所选 插入式瘦客户机刀片模块；链接所述多个模块化底架中的至少两个的所述KVM模块。
21、 模拟多瘦客户机系统的方法，包括 提供多个模块化底架，每一模块化底架适于接受多个插入式瘦客户机刀片；将所述多个插入式痩客户机刀片和一个管理模块插入所述多个 模块化底架的每一底架中；将所述多个痩客户机刀片中的每一刀片连接到网络交换机； 将所述网络交换机连接到服务器。
22、 模块化底架，其具有适于接受多个瘦客户机刀片模块的多个 隔间，所述模块化底架包括具有连接器、共用电源总线和管理总线的至少一背板； KVM模块，其适于将用户键盘、鼠标和显示器连接到多个瘦客户 机刀片模块中的所选模块。
23、 根据权利要求22的模块化底架，其中所述KVM模块适于与 多个实质上相似的系统链接以使能集中管理一个以上模块化底架。
24、 根据权利要求22的模块化底架，其中所述KVM模块适于识 别预编程的用户键盘输入以触发特定KVM行动。
25、 根据权利要求22的模块化底架，其中所述KVM模块适于将 来自所述多个瘦客户机刀片模块中的多个模块的多个视频图像结合 为单一显示的图像。
26、 根据权利要求22的模块化底架，其中所述KVM模块适于使 用网络-服务器连接到远程或本地站点以通过网络浏览器传送视频并 接收键盘和鼠标命令。
27、 根据权利要求22的模块化底架，还包括至少一电源模块， 其可拆卸地连接到所述模块化底架以向多个瘦客户机刀片模块提供 功率。
28、 根据权利要求22的模块化底架，其中模块化底架适于接受 管理模块以集中监视、配置和控制多个痩客户机刀片模块中的每一模 块。
全文摘要
本发明提供模块化底架，其包括可拆卸地连接到共用中板、一个或多个电源及一个或多个管理模块的多个瘦客户机刀片以模拟与一个或多个计算机网络一起运行的多个瘦客户机。本发明使能建立大规模计算机实验室环境，其具有许多瘦客户机装置及可能具有许多模拟用户，并容易连接和管理以模拟大的计算机基础设施。本发明中还公开了用于执行功能组合的方法，包括在复杂的基于服务器的计算环境中测试和模拟正常及异常运行情形。
文档编号H05K7/10GK101341810SQ200680013874
公开日2009年1月7日 申请日期2006年3月6日 优先权日2005年3月8日
发明者阿维夫·索弗 申请人:芯片Pc以色列公司