Page 16

CompactPCI Serial

16 Digital-KompenDium // CompaCtpCI SerIal Bild 4: 2-aus- 3-System mit Ethernet-Full- Mesh-Architektur Bild 5: Mezzanin mit Rückwandstecker P6 für Ethernet-Konfiguration der ELEKTRONIKPRAXIS Kompendium CompactpCI Serial November 2013 Lösungen basierend auf CPCI-S.0 kaum zu schlagen. Im System-Slot steckt beispielsweise der für diesen Teil-Cluster zuständige Verteilrechner. Er ist an die acht Cluster-Nodes mit einem 1 GBit/s (optional 10 GBit/s) schnellen Full-Mesh-Ethernet-Netzwerk angebunden. Eine solche 9-Slot-Einheit ist ein typischer Sub-Cluster in einem Cluster-Verbund. Basierend auf moderner Intel-Technologie verfügt dieser zum Beispiel über 9 x 4 = 36 Kerne mit je 4 GB Speicher. Aus Gründen der Verfügbarkeit wird man den Sub-Cluster, der eine typische Leistungsaufnahme von 400 W mitbringt, mit einem eigenen Netzteil ausrüsten, das bei Bedarf auch redundant sein kann. Acht der beschriebenen Sub-Cluster verbindet man mit Ethernet zu einem Gesamt- Cluster. Ein CompactPCI-Serial-Rechner dient dabei zur zentralen Verwaltung als NAS (Network Attached Storage). Insgesamt verfügt das System dann über 288 Kerne zuzüglich Verwaltungseinheiten. Dieser Cluster- Computer aus CompactPCI-Serial-Komponenten nimmt nur 3500 Watt auf und benötigt in einem 19“-Schrank 20 HE (Höheneinheiten). Das Gesamtvolumen des CompactPCI-Serial-Clusters kommt damit auf lediglich 50 % im Vergleich zur Lösung mit 1-HE-Servern. Er wäre bei Bedarf auch für den Einsatz in extremen Temperaturbereichen und für den mobilen Einsatz geeignet. Ethernet in sicherheitsrelevanten Systemen Sicherheitsrelevante Computer nutzen häufig das Prinzip der Redundanz, um Fehler aufzudecken. Paart man zwei Rechner, so spricht man von 2-aus-2-Systemen. Diese beiden Rechner sind oft diversitär, also unterschiedlich, um zu vermeiden, dass sogenannte Common-Cause-Fehler eintreten. Neben Sicherheit ist auch Verfügbarkeit von erheblicher Bedeutung für Anwendungen in kritischen Bereichen. Verfügbarkeit erreicht man ebenfalls durch Redundanz. Ergänzt man nicht-diversitäre Subsysteme durch ein weiteres Subsystem, so bekommt man ein 2-aus-3-System. Bei diversitären 2-aus-2-Systemen erreicht man die gewünschte Verfügbarkeit durch Verdopplung des gesamten 2-aus-2-Systems. Sicherheitsrelevante Systeme im Fokus Die Rechner müssen die Ergebnisse untereinander abgleichen und vergleichen. Hierzu ist eine Schnittstelle erforderlich, die erstens ausreichenden Datendurchsatz bietet, zweitens aber Rückwirkungsfreiheit gewährleistet. Schließlich soll durch den Defekt eines Rechners nicht das gesamte System lahmgelegt werden. Ethernet, und hier die galvanisch getrennten Kommunikationsstandards (10/100/1000BASE-T und 10GBASE-T) eignen sich besonders gut. CompactPCI Serial hat speziell auch sicherheitsrelevante Systeme im Fokus. So sind neben Ethernet als Kommunikationsschnittstelle für Multiprocessing weitere Features wie zum Beispiel Hot Plugging vorgesehen. Man kann ein Board aus dem System ziehen, ohne dass der Betrieb der anderen Rechner unterbrochen wird. Da die Kommunikation der Rechner untereinander auf Ethernet basiert und Ethernet implizit bereits Hot Plugging unterstützt, bedarf es nicht einmal eines speziellen Hot-Plug-Controllers für diese Funktion. Als Hauptstromversorgung dient eine Single-12V-Power-Rail. Der Aufbau redundanter Netzteile ist besonders einfach, wenn sie nur eine Ausgangsspannung liefern müssen. Ein doppeltes 2-aus-2-System könnte beispielsweise aus drei CompactPCI-Serial- Subsystemen bestehen. Jedes Subsystem hätte seine eigene unabhängige Standard- Busplatine mit möglicherweise unabhängigen Netzteilen. Die Verbindung der Subsysteme kann über Ethernet und Rear-I/O erfolgen (ein weiterer Vorteil von BASE-T). Um 2-aus-3-Systeme zu verdrahten, bietet sich eine Full-Mesh-Architektur an. Eine Standard-Busplatine nimmt drei identische CPU-Boards auf. Die ebenfalls redundanten Switches können als unabhängige Compact- PCI-Serial-Segmente ebenfalls auf Standard- Busplatinen realisiert werden. Die Verdrahtung der Subsysteme untereinander ist wieder mit Rear I/O möglich. Eine kundenspezifische Backplane wäre zur Optimierung dieser Systemfunktion hilfreich. Modularer Aufbau mit Mezzaninen Ethernet-Mezzaninkarten sind direkt auf der System-Slot-CPU untergebracht und bringen bis zu acht Ethernet-Anschlüsse auf dem für Ethernet vorgesehenen P6-Steckverbinder auf die Backplane. Sie dienen der Kommunikation mit (intelligenten) Peripherie- Slot-Karten in Stern- oder Mesh-Architektur. Eine Besonderheit dieser Ethernet-Mezzanine besteht darin, dass sich der CompactPCI Serial-Systemstecker P6, auf den die Ethernet-Signale geführt sind, nicht auf der CPU-Karte, sondern direkt auf dem Mezzanin befindet. Im Unterschied zu bisher bekannten Mezzanin-Standards gehen die Signale System-Slot-CPU


CompactPCI Serial
To see the actual publication please follow the link above