操作系统安装/升级方法、系统、服务器、BMC及UEFI与流程

操作系统安装/升级方法、系统、服务器、bmc及uefi
技术领域
1.本发明属于集群系统技术领域，特别是涉及一种操作系统安装/升级方法、系统、服务器、bmc及uefi。


背景技术：

2.如今在服务器产品设计领域，特别是集群系统产品的可维护性与易管理性已成为设计工程师、客户和运维工程师愈加重视的领域，由于服务器等集群系统的特性以及使用环境，能够为服务器提供带外管理的基板管理控制器(baseboard management controller，bmc)已经成为服务器的标准配置之一。通常在集群系统、定制化数据中心的处理器可以通过统一可扩展固件接口(unified extensible firmware interface，uefi)来引导操作系统的安装/升级。在uefi启动的过程中，通常启动方式包括硬盘、u盘、uefi shell、网络等方式。一般操作系统默认安装在硬盘中，因此启动方式默认是硬盘。
3.uefi系统的启动遵循uefi平台初始化标准。uefi从加电到关机可分为7个阶段，包括：安全验证(security phase，sec)
→
efi前期初始化(pre efi initialization，pei)
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驱动执行环境(driver execution environment，dxe)
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启动设备选择(boot device selection，bds)
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操作系统加载前期(transient system load，tsl)
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运行时间(run time，rt)
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系统灾难恢复期(after life，al)。
4.目前，对于无硬盘服务器，只能逐台进入uefi设置界面，手动修改启动方式，操作繁琐。对于有硬盘服务器，可以通过操作系统下安装软件修改uefi启动方式，但无法直观查看启动方式，且存在误操作风险。
5.由于服务器等集群系统、数据中心通常没有usb、显示等外设，安装及维护操作系统需采用网络启动方式，修改uefi启动方式较麻烦，而且一旦遇到服务器节点较多情况，容易出现误操作，后果非常严重。同时，由于异构集群系统中的硬件平台配置具有差异性，cpu种类多，配置存在较大的差异，不可能通过批量更新uefi启动方式来安装/升级操作系统。
6.综上，现有技术中切换启动方式的方法操作繁琐、容易误操作、不能高效地实现大规模集群系统网络引导切换，不适合大规模、批量的集群系统的操作系统安装及维护。


技术实现要素：

7.针对以上技术问题，本发明提供一种切换启动方式效率高的操作系统安装/升级方法、系统、服务器、bmc及uefi，可适应于大规模、批量的集群系统的操作系统安装及维护。
8.本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
9.第一方面，本发明提供了一种操作系统安装/升级系统，包括：监控系统管理模块和至少两个服务器，任一服务器包括：基板管理控制器bmc和至少一个cpu；
10.监控系统管理模块，用于接收从用户界面输入的服务器标识和相应的启动方式控制指令，向服务器发送启动方式控制指令；
11.bmc，用于接收启动方式控制指令，在启动方式控制指令为控制本服务器时，将启
动方式控制指令转换为监控参数，并通过通信总线发送至本服务器的其中一个cpu的统一可扩展固件接口uefi；
12.cpu，用于接收监控参数，通过uefi从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式，及按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
13.优选地，通信总线为通用输入输出gpio总线或为低引脚数lpc总线；
14.在通信总线为gpio总线时，
15.bmc，具体用于将启动方式控制指令转换为gpio输出接口引脚的电平状态；
16.cpu，具体用于通过uefi接收gpio输入接口引脚电平状态，从预先设置的gpio引脚电平状态与启动方式对应关系中，查找接收的引脚电平状态对应的启动方式，然后按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统；
17.在通信总线为lpc总线时，
18.bmc，具体用于将启动方式控制指令转换为智能平台管理接口ipmi指令，ipmi指令中包含第一启动方式和标志位参数；
19.cpu，具体用于通过uefi接收ipmi指令，从预先设置的标志位参数与启动方式对应关系中，查找接收的标志位参数对应的启动方式，未查找到时，按照第一启动方式安装/升级所在服务器的操作系统；查找到时，按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
20.第二方面，本发明提供了一种服务器，包括：基板管理控制器bmc和至少一个cpu；
21.bmc，用于接收启动方式控制指令，在启动方式控制指令为控制本服务器时，将启动方式控制指令转换为监控参数，并通过通信总线发送至本服务器的其中一个cpu；
22.cpu，用于通过统一可扩展固件接口uefi接收监控参数，从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式，按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
23.优选地，通信总线为通用输入输出gpio总线或者低引脚数lpc总线；
24.在通信总线为gpio总线时，
25.bmc，具体用于将启动方式控制指令转换为gpio输出接口引脚的电平状态；
26.cpu，具体用于通过uefi接收gpio输入接口引脚电平状态，从预先设置的gpio引脚电平状态与启动方式对应关系中，查找接收的引脚电平状态对应的启动方式，然后按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统；
27.在通信总线为lpc总线时，
28.bmc，具体用于将启动方式控制指令转换为智能平台管理接口ipmi指令，ipmi指令中包含第一启动方式和标志位参数；
29.cpu，具体用于通过uefi接收ipmi指令，从预先设置的标志位参数与启动方式对应关系中，查找接收的标志位参数对应的启动方式，未查找到时，按照第一启动方式安装/升级所在服务器的操作系统；查找到时，按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
30.第三方面，本发明提供了一种操作系统安装/升级方法，包括：
31.接收服务器标识和启动方式控制指令；
32.在启动方式控制指令为控制本服务器时，将启动方式控制指令转换为监控参数，启动方式控制指令和服务器标识是从用户界面输入的；
33.通过通信总线发送至本服务器的其中一个cpu的统一可扩展固件接口uefi接收监控参数；
34.uefi从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式，按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
35.优选地，通信总线为通用输入输出gpio总线或者低引脚数lpc总线；
36.在通信总线为通用输入输出gpio总线时，监控参数为gpio引脚电平状态；
37.将启动方式控制指令转换为监控参数，包括：
38.将启动方式控制指令转换为gpio输出接口引脚的电平状态；
39.通过uefi从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式，包括：
40.从预先设置的gpio引脚电平状态与启动方式对应关系中，查找接收的引脚电平状态对应的启动方式；
41.在通信总线为lpc总线时，监控参数为标志位参数；
42.将启动方式控制指令转换为监控参数，包括：
43.将启动方式控制指令转换为智能平台管理接口ipmi指令，ipmi指令中包含第一启动方式和标志位参数；
44.通过uefi从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式，包括：
45.从预先设置的标志位参数与启动方式对应关系中，查找接收的标志位参数对应的启动方式，未查找到时，按照第一启动方式安装/升级所在服务器的操作系统；查找到时，按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
46.第四方面，本发明提供了一种操作系统安装/升级方法，包括：
47.接收服务器标识和启动方式控制指令，启动方式控制指令和服务器标识是从用户界面输入的；
48.判断接收的服务器标识是否为所在服务器的标识；
49.在启动方式控制指令为控制本服务器时，将启动方式控制指令转换为监控参数；
50.通过通信总线发送监控参数至本服务器的其中一个cpu的统一可扩展固件接口uefi，以使cpu的uefi从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式，按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
51.第五方面，本发明提供了一种基板管理控制器bmc，包括：
52.接收模块，用于接收服务器标识和启动方式控制指令，启动方式控制指令和服务器标识是从用户界面输入的；
53.判断模块，用于判断接收的服务器标识是否为所在服务器的标识；
54.转换模块，用于在启动方式控制指令为控制本服务器时，将启动方式控制指令转换为监控参数；
55.发送模块，用于将监控参数通过通信总线发送至本服务器的其中一个cpu的统一可扩展固件接口uefi，以使cpu的uefi从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找
接收的监控参数对应的启动方式，按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
56.第六方面，本发明提供了一种操作系统安装/升级方法，包括：
57.接收监控参数，监控参数是利用启动方式控制指令转换得到的，启动方式控制指令是从用户界面输入的；
58.从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式；
59.按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
60.第七方面，本发明提供了一种统一可扩展固件接口uefi，包括：
61.接收模块，用于接收监控参数，监控参数是利用启动方式控制指令转换得到的，启动方式控制指令是从用户界面输入的；
62.查找模块，用于从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式；
63.安装/升级模块，用于按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
64.上述操作系统安装/升级方法、系统、服务器、bmc及uefi，引入基板管理控制器的管理机制，通过设计一种通信总线方式连接基板管理控制器和cpu节点，提高了服务器及集群项目的操作系统安装/维护效率。通过基板管理控制器，在监控系统管理模块控制开机启动方式，解决了在无硬盘和有硬盘两种情况下，切换启动顺序步骤繁琐的痛点，实现了从外部管理，动态切换启动方式的目的。此外，本发明可以通过gpio、lpc两种通信方式实现启动方式切换，具有广泛的应用性。
附图说明
65.图1为本发明一实施例中一种操作系统安装/升级系统整体框架示意图；
66.图2为本发明一实施例中bmc与cpu之间的通信总线的连接示意图。
具体实施方式
67.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
68.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种操作系统安装/升级系统，包括：监控系统管理模块和至少两个服务器，任一服务器包括：基板管理控制器bmc和至少一个cpu；
69.监控系统管理模块，用于接收从用户界面输入的服务器标识和相应的启动方式控制指令，向服务器发送启动方式控制指令；
70.bmc，用于接收启动方式控制指令，在启动方式控制指令为控制本服务器时，将启动方式控制指令转换为监控参数，并通过通信总线发送至本服务器的其中一个cpu的统一可扩展固件接口uefi；
71.cpu，用于接收监控参数，通过uefi从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式，及按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
72.具体地，监控系统管理模块在bmc的上一层，是提供给用户(管理员)操作的界面，
可用于设置启动方式控制指令，启动方式控制指令包括监控参数及对应的启动方式，在监控系统管理模块操作后，会将相应的启动方式控制指令发送至对应的服务器。操作系统安装/升级系统的结构框图如图1所示，监控系统管理模块可通过网络控制多个服务器的基板管理控制器(bmc)，每个bmc可以控制1～8个cpu节点，其中bmc与cpu之间由通信总线完成连接。
73.其中，当服务器为多路服务器时，bmc与其中一个cpu通过通信总线连接，图1中，bmc与cpu之间的通信总线包括实线与虚线两种连接方式，分别表示两种情况：
74.通常当主cpu外设资源足够时，bmc与主cpu之间通过通信总线连接，bmc与主cpu之间的通信总线用实线表示；
75.当主cpu外设资源不够时，bmc与任一从cpu之间通过通信总线连接，bmc与从cpu之间的通信总线用虚线表示。
76.在一个实施例中，如图2所示，通信总线为通用输入输出gpio总线或为低引脚数lpc总线；本实施例的操作系统安装/升级系统可采用下述任一一种通信方式设置uefi启动方式：
77.方式一：在通信总线为gpio总线时，
78.bmc，具体用于将启动方式控制指令转换为gpio输出接口引脚的电平状态；
79.cpu，具体用于通过uefi接收gpio输入接口引脚电平状态，从预先设置的gpio引脚电平状态与启动方式对应关系中，查找接收的引脚电平状态对应的启动方式，然后按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
80.采用方式一的方案：通过gpio通信方式设置uefi启动顺序。bmc和uefi通信主要是通过gpio(general-purpose input/output)总线的方式连接。该方式使用情况为没有预留lpc(low pin count)接口时，bmc通过设置处理器的gpio引脚电平状态，uefi读取gpio引脚电平状态后，进行启动方式的更改，从而达到修改启动方式的目的。因此，当系统方案设计未预留lpc接口时，而又想便捷快速维护系统，可以通过bmc设置gpio引脚电平状态的方式达到修改启动方式的目的。
81.具体地，将处理器cpu的2个gpio的方向设置为输入，bmc设置该引脚的电平状态。2个gpio可以设置四种组合方式来决定uefi的启动顺序。其中uefi部分，主要在bds(启动设备选择)阶段读取引脚状态进行选择启动方式，对应的是uefi中编写的bdslib和bdsdxe模块，该模块作用是监控gpio接口高低电平。
82.示例性地，预先设置的gpio引脚电平状态与启动方式对应关系，包括：
83.当gpio接口的第一引脚的电平状态以及gpio接口的第二引脚的电平状态均为高电平时，启动方式为默认启动方式；
84.当gpio接口的第一引脚的电平状态为高电平，gpio接口的第二引脚的电平状态为低电平时，启动方式为下一次从硬盘启动；
85.当gpio接口的第一引脚的电平状态为低电平，gpio接口的第二引脚的电平状态为高电平时，启动方式为永久从网络启动；
86.当gpio接口的第一引脚的电平状态以及gpio接口的第二引脚的电平状态均为低电平时，启动方式为下一次从网络启动。
87.具体地，下面以pina和pinb进行实例描述，但引脚状态对应的功能不局限于此。
next)启动方式为强制引导的启动方式，进而达到修改启动方式的目的。
104.在本实施例中，本发明通过在bmc与cpu之间提供gpio与lpc两种通信方式实现启动方式修改，可根据系统方案设计情况选择任一一种通信方式实现启动方式的高效修改，具有广泛的应用性。
105.在以下情况出现时：(1)集群系统部署时；(2)操作系统正常运行时，遇到需要进行操作系统版本升级的情况；(3)当某个节点操作系统崩溃时需要重装的情况时。均可通过监控系统管理模块设置节点的启动顺序来实现操作系统的安装/升级，比如设置下一次从网络启动。监控系统管理模块接收到消息后，下一步通过网络通知基板管理控制器bmc(baseboard management controller)，基板管理控制器bmc(baseboard management controller)和cpu之间通过通信总线达到设置uefi启动顺序的目的，当服务器节点开机后，开机从网络启动自动安装操作系统，系统安装完成后自动重启进入新的操作系统。
106.综上，对比现有技术中针对大规模集群，无盘启动或者有盘系统，每次更新/维护操作系统都需要重置bios，本发明实施例提供的操作系统安装/升级系统，不需要更新bios设置，引入bmc(baseboard management controller)的管理机制，通过设计一种通信总线方式连接bmc和cpu，提高了服务器及集群项目的操作系统安装/维护效率，适应于大规模、批量的集群系统的操作系统安装及维护。通过基板管理控制器(baseboard management controller)，在bmc管理界面或者监控系统管理模块一键选择开机启动顺序，解决在无硬盘和有硬盘两种情况下，切换启动顺序步骤繁琐的痛点，实现了从外部管理，动态切换启动方式的目的。此外，本发明可以通过gpio、lpc两种通信方式实现启动方式切换，具有广泛的应用性。
107.在一个实施例中，一种服务器，包括：基板管理控制器bmc和至少一个cpu；
108.bmc，用于接收启动方式控制指令，在启动方式控制指令为控制本服务器时，将启动方式控制指令转换为监控参数，并通过通信总线发送至本服务器的其中一个cpu；
109.cpu，用于通过统一可扩展固件接口uefi接收监控参数，从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式，按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
110.在一个实施例中，上述服务器中的通信总线为通用输入输出gpio总线或者低引脚数lpc总线；
111.在通信总线为gpio总线时，
112.bmc，具体用于将启动方式控制指令转换为gpio输出接口引脚的电平状态；
113.cpu，具体用于通过uefi接收gpio输入接口引脚电平状态，从预先设置的gpio引脚电平状态与启动方式对应关系中，查找接收的引脚电平状态对应的启动方式，然后按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统；
114.在通信总线为lpc总线时，
115.bmc，具体用于将启动方式控制指令转换为智能平台管理接口ipmi指令，ipmi指令中包含第一启动方式和标志位参数；
116.cpu，具体用于通过uefi接收ipmi指令，从预先设置的标志位参数与启动方式对应关系中，查找接收的标志位参数对应的启动方式，未查找到时，按照第一启动方式安装/升级所在服务器的操作系统；查找到时，按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作
系统。
117.关于服务器的具体限定可以参见上文中对于一种操作系统安装/升级系统的限定，在此不再赘述。
118.本发明实施例提供的服务器，通过在服务器内引入基板管理控制器bmc机制，设计一种通信总线方式连接bmc和cpu，实现高效更改服务器cpu的启动方式，提高了服务器操作系统安装/维护效率。解决了现有技术中有盘服务器及无盘服务器切换启动方式操作繁琐，易误操作等问题，实现了服务器的带外管理，动态切换启动方式的目的。此外，本服务器可通过gpio、lpc两种通信方式实现启动方式切换，具有广泛的应用性。本服务器可广泛运用于集群系统、数据中心构建，便于集群系统中操作系统的部署及维护。
119.在一个实施例中，一种操作系统安装/升级方法，包括：
120.接收服务器标识和启动方式控制指令；
121.在启动方式控制指令为控制本服务器时，将启动方式控制指令转换为监控参数，启动方式控制指令和服务器标识是从用户界面输入的；
122.通过通信总线发送至本服务器的其中一个cpu的统一可扩展固件接口uefi接收监控参数；
123.uefi从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式，按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
124.在一个实施例中，通信总线为通用输入输出gpio总线或者低引脚数lpc总线；
125.在通信总线为通用输入输出gpio总线时，监控参数为gpio引脚电平状态；
126.将启动方式控制指令转换为监控参数，包括：
127.将启动方式控制指令转换为gpio输出接口引脚的电平状态；
128.通过uefi从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式，包括：
129.从预先设置的gpio引脚电平状态与启动方式对应关系中，查找接收的引脚电平状态对应的启动方式；
130.在通信总线为lpc总线时，监控参数为标志位参数；
131.将启动方式控制指令转换为监控参数，包括：
132.将启动方式控制指令转换为智能平台管理接口ipmi指令，ipmi指令中包含第一启动方式和标志位参数；
133.通过uefi从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式，包括：
134.从预先设置的标志位参数与启动方式对应关系中，查找接收的标志位参数对应的启动方式，未查找到时，按照第一启动方式安装/升级所在服务器的操作系统；查找到时，按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
135.关于一种操作系统安装/升级方法的具体限定可以参见上文中对于一种操作系统安装/升级系统的限定，其具备上述操作安装/升级系统的所有优点，在此不再赘述。
136.在一个实施例中，一种操作系统安装/升级方法，包括：
137.接收服务器标识和启动方式控制指令，启动方式控制指令和服务器标识是从用户界面输入的；
138.判断接收的服务器标识是否为所在服务器的标识；
139.在启动方式控制指令为控制本服务器时，将启动方式控制指令转换为监控参数；
140.通过通信总线发送监控参数至本服务器的其中一个cpu的统一可扩展固件接口uefi，以使cpu的uefi从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式，按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
141.关于一种操作系统安装/升级方法的具体限定可以参见上文中对于一种操作系统安装/升级系统的限定，在此不再赘述。
142.在一个实施例中，一种基板管理控制器bmc，包括：
143.接收模块，用于接收服务器标识和启动方式控制指令，启动方式控制指令和服务器标识是从用户界面输入的；
144.判断模块，用于判断接收的服务器标识是否为所在服务器的标识；
145.转换模块，用于在启动方式控制指令为控制本服务器时，将启动方式控制指令转换为监控参数；
146.发送模块，用于将监控参数通过通信总线发送至本服务器的其中一个cpu的统一可扩展固件接口uefi，以使cpu的uefi从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式，按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
147.关于一种基板管理控制器的具体限定可以参见上文中对于一种操作系统安装/升级系统的限定，在此不再赘述。
148.在一个实施例中，一种操作系统安装/升级方法，包括：
149.接收监控参数，监控参数是利用启动方式控制指令转换得到的，启动方式控制指令是从用户界面输入的；
150.从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式；
151.按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
152.关于一种操作系统安装/升级方法得具体限定可以参见上文中对于一种操作系统安装/升级系统的限定，在此不再赘述。
153.在一个实施例中，一种统一可扩展固件接口uefi，包括：
154.接收模块，用于接收监控参数，监控参数是利用启动方式控制指令转换得到的，启动方式控制指令是从用户界面输入的；
155.查找模块，用于从预先设置的监控参数与启动方式对应关系中，查找接收的监控参数对应的启动方式；
156.安装/升级模块，用于按照查找到的启动方式安装/升级所在服务器的操作系统。
157.关于一种统一可扩展固件接口uefi的具体限定可以参见上文中对于一种操作系统安装/升级系统的限定，在此不再赘述。
158.以上对本发明所提供的一种操作系统安装/升级方法、系统、服务器、bmc及uefi进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和
修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。