专利名称：具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于刀片(blade)型服务器管理系统，特别是关于硬件备用结构的刀片型服务器管理系统。
背景技术：
由于科技的进步及对电脑系统的依赖程度越来越高。因此，市场对服务器系统的运算能力要求也越来越高，但随着可用空间的日渐狭窄，对服务器系统所占据的办公室或厂房空间，却要求能越来越小。传统服务器系统，为了具有高的稳定性，所以相对于一般桌上型电脑的大小，有过之而无不及，且在管理上及空间配置上，还衍生出来许多的服务器连线与管理的问题。对一般公司而言，少则仅有两三台的服务器，但多则上千台的服务器。因此服务器的管理与空间使用，还将随着企业对电脑的需求而日益凸显。
刀片型服务器是目前的趋势，其可以把所有服务器系统的硬件——包括处理器、存储器、硬盘驱动器、以及网络连线等功能，整合到单一的扩充卡，或者所谓的“刀片”(Blade)上，使得这种服务器拥有较高的运算能力与高稳定性，所占空间亦远比传统服务器少了许多。此外，还可降低成本与降低温度，在各项功能与性能上，都较传统服务器为之改善。刀片型服务器是以刀片插入的方式嵌进服务器机箱内，所以称之为刀片型服务器。使用者可依个别需求购置不同数量的服务器，拆装容易，只需花费几秒钟时间就可插入一台全新服务器。而每一片服务器都是互相独立的，当需求增加时，只要增购服务器嵌入即可，任何插入或移除的动作都不会影响到同一机板上其他服务器的动作。所以多个服务器可同时在同一个服务器的机箱内工作。其大小仅占约一台传统服务器的空间。
因此刀片服务器对于电信业、门户网站、因特网服务提供商(InternetServices Provider，ISP)等企业服务器使用者，以及需大量且极高速运算能力的工作，如气象数据的研究、天文观察、生物科技(如DNA的计算)、电影工业中的电脑动画特效等工作者，提供高速与稳定的服务器装置。
刀片服务器的管理，一般而言，可分为带内(In-Band)管理与带外(Out-Band)管理。所谓带内管理，是结构在BIOS或操作系统(OS)的软件上，使用软件进行服务器的管理，其缺点在于无任何管理块存在，只要服务器出现任何状况，将成瘫痪无法运行的状态。而带外管理，则是利用管理块进行服务器的管理。其虽然有一个管理块，但无任何备用机制存在。由于每台刀片服务器，同时管理多组的服务器，当管理块失效时，将造成刀片服务器由带外的管理模式退化成为带内管理模式。此时，其中任何一片的服务器发生异常时，服务器的管理人员，将无法再经由管理块中获得异常的现象，以采取对策及处理。造成服务器管理人员在管理上的困难，并影响服务器的稳定性。因此，如何有效改善刀片服务器管理系统的结构，使得服务器的运行状态均能为管理人员所控制，并能快速地解决服务器上所发生的问题，是每一信息管理人员与企业用户所企盼的。
发明内容
鉴于在上述的技术背景中，刀片服务器利用管理块进行服务器的管理。但当每台刀片服务器同时管理数个服务器到二十个以上服务器，且当管理块失效时，服务器的管理人员，无法再经由管理块中获得异常的现象，以采取对策及处理。将造成服务器管理上的困难，因此，影响服务器工作的稳定性。
本发明的一个目的是提供一种具有硬件备用机制的刀片型服务器管理系统，能有效增加刀片型服务器的管理的稳定性。
本发明的又一目的是提供一种刀片型服务器管理系统，不仅具有硬件备用机制，还利用本地管理电脑备用以进行系统管理。
根据以上所述的目的，本发明是一种具有硬件备用机制的刀片型服务器管理系统，用来管理刀片型服务器与刀片型网桥。该管理系统至少包含二块管理块、机板、与存储器。每一管理块均具有产生心跳(Heart Beat)信号的能力，并可用来管理上述的这些刀片型服务器与这些刀片型网桥的功能。每一管理块包含有两个通信接口，与一个网络接口。第一通信接口，用来进行管理块之间的数据同步，而第二通信接口，则连接本地管理电脑，以直接管理刀片型服务器与刀片型网桥。网络接口，是用来连接到刀片型网桥，以进行网络分组与信息交换，还可在第一通信接口失效时，进行管理块之间的数据同步工作。
基板则具有第一管理块插槽与第二管理块插槽，以及多个刀片插槽。其中，插在第一管理块插槽的管理块，等待第一预定时间之后，若没有另一管理块所传来的心跳信号，则自动形成主管理块。该主管理块将直接管理刀片型服务器与刀片型网桥，并产生心跳信号，传送至另一个管理块，且当另一个管理块收到心跳信号后，自动形成辅助管理块。管理块之间经由个别的第一通信接口，进行数据同步，使辅助管理块具有接手主管理块的备用管理机制。但若插在第二管理插槽的管理块等待第二预定时间之后，并没有收到任何心跳信号时，则该管理块将形成主管理块。该主管理块产生心跳信号，传送至另一管理块，而另一管理块收到此心跳信号时，自动形成辅助管理块。一般而言，第二预定时间设定大于第一预定时间，例如第一预定时间约为3秒，而第二预定时间约为5秒。
存储器则连接到基板，是用来记录主管理块的工作记录，并在辅助管理块接替主管理块时，将这些工作记录提供给新主管理块，以继续管理刀片型服务器与刀片型网桥。
上述的网络接口也可直接连接网络，直接进行网络分组与信息交换。而主管理块与辅助管理块，还可由应用程序改变主管理块与辅助管理块。而该管理系统还经由硬件电路的隔离，使辅助管理块不会进行刀片型服务器与刀片型网桥的直接管理工作。
因此，本发明可增加服务器工作的稳定性，使服务器管理人员能有效控制服务器的运行及随时获得服务器的使用状况。
本发明的优选实施例将在稍后的说明中参照下列附图做更详细的阐述，其中图1为本发明的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统的优选实施例的示意图。
图号说明102服务器 104网桥106第一管理块 108第二管理块110网络 112第一本地管理电脑114第二本地管理电脑 116存储器
118基板122第二通信接口124网络接口126第一通信接口132第二通信接口134网络接口136第一通信接口具体实施方式
以下将参考附图及本发明的优选实施例，详细说明本发明的精神，熟悉该技术的人员在了解了本发明的优选实施例后，可由本发明所教的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。参阅图1为本发明的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统的优选实施例示意图。如图中所示，本发明包含第一管理块106、第二管理块108、网桥104、多个服务器102、与用来记录系统状态的存储器116、以及系统的基板118。而第一管理块106具有第二通信接口122、网络接口124与第一通信接口126，并通过基板118连接存储器116。同样地，第二管理块108具有第二通信接口132、网络接口134与第一通信接口136，并通过过基板118连接存储器116。
本发明的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，是利用第一管理块106与第二管理块108，进行刀片型服务器中的全部的服务器102与网桥104的管理工作。这些服务器102与网桥104的实际使用数量，是由使用者根据工作的需求来进行插入的。例如，当使用者欲使用二片服务器及一片网桥时，仅需将二片服务器与一片网桥插入本发明的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统的基板118上，即可利用本发明的管理块进行这些服务器与网桥的管理与控制。服务器的主要功能是提供网络中电脑服务器的功能，而网桥则是提供网络信号交换的功能。
当使用本发明的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统时，第一管理块106与第二管理块108，分别插入基板118的管理块插槽中(未示出)。而所需使用的服务器102与网桥104则分别插入基板118上的刀片插槽中。根据管理块所插入的管理块插槽位置与管理块所发出的心跳信号，本发明的第一管理块106与第二管理块108，将自动形成主管理块与辅助管理块。例如，当第一管理块106插入第一管理块插槽，而第二管理块108则插入第二管理块插槽后。插在第一管理块插槽的第一管理块106，将在等待第一预定时间后，若没有收到由其他管理块所传来的心跳信号，则第一管理块106将自动形成本管理系统的主管理块。但若在第一预定时间内，第一管理块106收到由其他管理块所传来的心跳信号时，则第一管理块106将自动形成本管理系统的辅助管理块，并经由硬件电路的隔离(Hardware Isolation)的设计而成为监视模式。
而此时插在第二管理块插槽的第二管理块108，将先等待第二预定时间，当超过此第二预定时间后，若第二管理块108仍未收到任何由其他管理块所传来的心跳信号，则第二管理块108将自动形成主管理块。但若在此第二预定时间内，第二管理块108收到由其他管理块所传来的心跳信号时，则第二管理块108将自动形成本管理系统的辅助管理块，并经由硬件电路的隔离的设计而成为监视模式。一般而言，在本发明的优选实施例中，此第一预定时间约为3秒，而第二预定时间较第一预定时间略长，约为5秒。因此，插在第一管理块插槽的第一管理块106将等待约3秒，以确定系统中是否有其他的主管理块已经在进行主管理块的工作并发出心跳信号，若是没有则将由第一管理块106形成主管理块。而插在第二管理块插槽的第二管理块108，将等待约5秒，以确定系统中并没其他的主管理块已经在进行管理的工作之后并发出心跳信号，自动由第二管理块108形成主管理块。所以本发明的管理块可清楚地根据预定的时间差，自动形成主管理块与辅助管理块。
而本发明的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，若在实际使用时，第一管理块插槽中并未插入任何管理块时，则根据前述的判断逻辑，插在第二管理插槽中的管理块将在等待约5秒后，自动形成主管理块。
当本发明的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，清楚地完成主管理块与辅助管理块的设定后，主管理块将负责系统的管理，并将系统所有发生的状态记录到系统基板的存储器116中，例如电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Prgorammable Read-Only Memory，EEPROM)。而辅助管理块则进入监视模式，当主管理块失效时，辅助管理块将接替管理的工作，并自动成为主管理块。此时新主管理块将从存储器116中读取原来主管理块失效时的系统状态记录，并继续整个系统的管理工作。由于辅助管理块在主管理块停止工作时，自动地形成新主管理块，因此本发明的刀片型服务器管理系统，因具有硬件备用结构，所以不会因原主管理块停止工作时而失去对系统的管理工作。
在辅助管理块形成新主管理块之后，失效的管理块将可直接由刀片服务器的管理块插槽中取出，维修或更换成新管理块。当此新管理块插入原先的第一管理块插槽中时，由于位于第二管理块插槽中的第二管理块108，此时已形成主管理块，并发出心跳信号。因此，位于第一管理块插槽中的新第一管理块106，将自动形成辅助管理块，随时待命，在主管理块失效时，接替管理的工作。因此本发明的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，可实现无管理死角的刀片型服务器管理工作。
主管理块与辅助管理块，经由其本身各自的第一通信接口126与136，进行重要数据的同步的工作。且通过硬件电路的自动隔离设计，使辅助管理块并不会进行服务器与网桥的管理工作。辅助管理块仅通过第一通信接口126与136，以取得主管理块的数据，例如，区域网络的媒体存取控制(Media-AccessControl，MAC)地址与机板识别符(Chassis ID)。而主管理块则同样地通过第一通信接口126与136取得辅助管理块的数据，例如，场地替代单元(FieldReplacement Unit，FRU)与区域网络的媒体存取控制地址。
由于辅助管理块并不会进行服务器与网桥的管理工作，所以不会造成管理上的混乱及效率上的降低。而从第一通信接口126与136取得主管理块的数据，所以当主管理块失去作用时，或者是服务器管理员通过应用程序要求改变主管理块时，辅助管理块可在主管理块停止心跳信号传送后，自动成为新主管理块，并发出信息，以更新系统的相关数据，而不会使数据遗失，且服务器管理员还利用此新主管理块立刻进行系统管理，所以不会形成管理上的空档。
为更进一步的确保辅助管理块与主管理块之间的数据与信息能维持一致，以使辅助管理块能顺利的替代主管理块的工作。在本发明的刀片型服务器管理的硬件备用系统的管理块之间，除了以第一通信接口126与136进行数据的更新外，还使用网络接口124与134，以形成另一个备用的数据交换电路。也就是说，当管理块之间的第一通信接口126与136因为硬件或其它原因失去作用时，网络接口124与134将立刻成为管理块之间备用的数据交换电路。而网络接口124与134也同样提供本发明的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统的网络连接的工作，以进行网络分组的交换。本发明的管理系统与网络连接，一方面可通过网桥104，以减少系统间的电缆线数量，而另一方面网络110也可以直接连接到管理块上的网络接口124与134，直接通过每个管理块上个别的网络接口，进行系统的管理与控制。
同时本发明的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统的每一个管理块，还包含第二通信接口122与132，例如，为管理通信接口，直接与第一本地管理电脑112与第二本地管理电脑114连接。所以，管理员亦可使用本地电脑直接对管理块进行系统的管理与控制，使本发明的系统更为安全与稳定。
因此本发明的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，利用硬件的隔离设计，自动将辅助管理块隔离在管理机制之外，使辅助管理块不会影响服务器与网桥的管理，再利用通信接口及网络接口将两块管理块相连接，以维持重要数据的同步。所以辅助管理块可在任何时间均做好备用的准备工作，随时可接手成为主管理块，使服务器的管理更为安全无误。而服务器管理人员可将损坏的主服务器加以更换，然后插入，自动形成新辅助管理块。所以本发明的刀片型服务器管理的硬件备用结构，可在完全不影响正常运行的情况下，更换损坏的硬件设备。还由于利用网络接口的备用数据交换能力，使两块管理块的数据同步工作更为安全与稳定。因此，服务器管理人员不必因为担心单个硬件设备故障所形成的管理危机，仅需在系统通知发生硬件损坏之时，将已损坏的硬件加以更换。因为备用的系统早已立刻取代原来的管理与通信系统，使服务器管理工作，真正达到低风险管理境界。而且本发明的管理块还可以直接连接网络，通过通信接口连接本地管理电脑，使本发明的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统的稳定性与安全性更为提高。本发明并不限定仅使用两块管理块，可根据使用者需求，以决定管理块的数量。
如熟悉本技术的人员所了解的，以上所述的仅为本发明的优选实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求；凡是其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所附的权利要求之内。
权利要求
1.一种具有硬件备用结构的刀片(blade)型服务器管理系统，是用来管理刀片型服务器与刀片型网桥，其中，该具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统至少包含一块基板，具有多个刀片插槽、第一管理块插槽与第二管理块插槽，其中，该多个刀片插槽是用来连接该刀片型服务器与该刀片型网桥；第一管理块，连接到该第一管理块插槽，在等待第一预定时间后，没有接受到第一心跳(Heart Beat)信号时，形成主管理块，以控制与管理该刀片型服务器与该刀片型网桥，并产生第二心跳信号；第二管理块，连接到该第二管理块插槽，当接收到该第二心跳信号后，形成辅助管理块，从该主管理块中获得数据，以进行该刀片型服务器与该刀片型网桥的备用管理工作；以及存储器，连接到该基板，用来记录该主管理块的工作记录。
2.如权利要求1所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，上述的第二管理块在等待第二预定时间后，没有接收到该第二心跳信号时，将自动取代旧的主管理块形成新主管理块，并从该存储器中取得旧的主管理块的工作记录，以继续控制与管理该刀片型服务器与该刀片型网桥，并产生该第一心跳信号，而该存储器继续记录该新主管理块的工作记录。
3.如权利要求1所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，上述的第一管理块，在该第一预定时间之内接收到该第一心跳信号时，将自动形成新辅助管理块，并取得该新主管理块的数据，以进行该刀片型服务器与该刀片型网桥的备用管理工作。
4.如权利要求1所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，上述的第二预定时间大于该第一预定时间。
5.如权利要求4所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，上述的第二预定时间约为5秒，而该第二预定时间约为3秒。
6.如权利要求1所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，在上述的主管理块与该辅助管理块之间，还利用通信接口进行数据同步的工作。
7.如权利要求6所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，在上述的主管理块与该辅助管理块之间，当该通信接口无法进行该数据同步的工作时，还利用网络接口进行该数据同步的工作。
8.如权利要求7所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，上述的数据同步的工作包含该辅助管理块取得该主管理块的区域网络的媒体存取控制(Media Access Control，MAC)地址与机板识别符(Chassis ID)的数据。
9.如权利要求8所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，上述的数据同步的工作包含该主管理块取得该辅助管理块的场地替代单元(Field Replacement Unit，FRU)与区域网络的媒体存取控制地址的数据。
10.如权利要求1所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，上述的主管理块与该辅助管理块，还可由应用程序要求改变该主管理块，使该主管理块变成该辅助管理块，而该辅助管理块变成该主管理块。
11.如权利要求1所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，还经由硬件电路的隔离，使该辅助管理块不会进行该刀片型服务器与该刀片型网桥的直接管理工作。
12.如权利要求1所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，上述的辅助管理块，在该主管理块失效时，将立刻取代该主管理块的功能，并发出信息更新系统相关数据，使服务器管理员继续进行该刀片型服务器与该刀片型网桥的直接管理工作。
13.如权利要求1所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，上述的主管理块与该辅助管理块，分别具有管理通信接口，直接连接本地管理电脑，进行该刀片型服务器与该刀片型网桥的备用管理工作。
14.一种具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，至少包含至少一个刀片型服务器，提供网络服务器的功能；至少一个刀片型网桥，提供网络信号交换的功能；二块管理块，具有产生心跳信号并管理这些刀片型服务器与这些刀片型网桥的功能，其中每一个该管理块还包含第一通信接口，以进行这些管理块之间的数据同步，第二通信接口，连接本地管理电脑，具有直接管理这些刀片型服务器与这些刀片型网桥的功能，与网络接口，连接到这些刀片型网桥，进行网络分组与信息交换；一块基板，具有第一管理块插槽与第二管理块插槽，用来连接该二块管理块，以及多个刀片插槽，用来连接这些刀片服务器与这些刀片型网桥，其中，当插在该第一管理块插槽的该管理块，等待一第一预定时间之后，没有收到由插在该第二管理插槽的另一该管理块所传来的该心跳信号，则插在该第一管理插槽的该管理块，形成一主管理块，该主管理块直接管理这些刀片型服务器与这些刀片型网桥，并产生该心跳信号，传送至插在该第二管理块插槽的另一该管理块，而另一该管理块收到该心跳信号后，形成一辅助管理块，该辅助管理块与该主管理块，经由个别的该第一通信接口，进行该数据同步，该辅助管理块并进行该刀片型服务器与该刀片型网桥的备用管理工作，与当插在该第二管理插槽的另一块该管理块，等待第二预定时间之后，没有收到由插在该第一管理块插槽的该管理块所传来的该心跳信号，则插在该第二管理插槽的另一该管理块，取代该主管理块，形成新主管理块，该新主管理块管理这些刀片型服务器与这些刀片型网桥，并产生该心跳信号，传送至该第一管理块插槽，而插在该第一管理块插槽的该管理块收到该心跳信号时，形成新辅助管理块，该新辅助管理块与该新主管理块，经由个别的该第一通信接口，进行该数据同步，该辅助管理块并且进行这些刀片型服务器与这些刀片型网桥的备用管理工作，其中，该第二预定时间大于该第一预定时间；以及存储器，连接到该基板，用来记录该主管理块的工作记录，其中，当该新主管理块取代该主管理块时，该新主管理块由该存储器中取得该工作记录，以继续管理这些刀片型服务器与这些刀片型网桥，该存储器并且继续记录该新主管理块的该工作记录。
15.如权利要求14所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，在上述的主管理块与该辅助管理块之间，当该第一通信接口无法进行该数据同步的工作时，还利用该网络接口进行该数据同步的工作。
16.如权利要求15所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，上述的数据同步的工作包含该辅助管理块取得该主管理块的区域网络的媒体存取控制地址与机板识别符的数据。
17.如权利要求16所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，上述的数据同步的工作包含该主管理块取得该辅助管理块的场地替代单元与区域网络的媒体存取控制地址的数据。
18.如权利要求14所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，上述的网络接口还可直接连接网络，以进行该网络分组信息交换。
19.如权利要求14所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，其中，上述的主管理块与该辅助管理块，还可由应用程序要求改变该主管理块，使该主管理块变成该辅助管理块，而该辅助管理块变成该主管理块。
20.如权利要求14所述的具有硬件备用结构的刀片型服务器管理系统，还经由硬件电路的隔离，使该辅助管理块不会进行这些刀片型服务器与这些刀片型网桥的直接管理工作。
全文摘要
一种具有硬件备用结构的刀片(blade)型服务器管理系统，是用来管理刀片型服务器与刀片型网桥，包含至少二块管理块与一块基板。管理块根据插在基板上的位置，依预定的时间顺序检测心跳(Heart Beat)信号，以形成直接管理的主管理块与备用管理的辅助管理块。在主管理块与辅助管理块之间，利用通信接口进行数据同步的工作，还利用网络接口进行备用。该系统还可使用连接到另一个通信接口的本地管理电脑备用管理该系统。该系统的辅助管理块，可以在主管理块失效时，提升为主管理块，所以可增加系统的稳定性与效率。
文档编号H04L12/54GK1508713SQ0215638
公开日2004年6月30日 申请日期2002年12月18日 优先权日2002年12月18日
发明者张英哲, 黄仁烜, 张仲一 申请人:广达电脑股份有限公司