COM-HPCはIPMIを統合して、エッジサーバーのQoSを向上させます

PICMGは、組み込みシステムプラットフォームの管理のためのCOM-HPCインターフェイス仕様を発表しました。目標は、エッジサーバーエンジニアがシステムをリモートで管理できるようにすることです。たとえば、システムがハングアップした場合、IT管理者は、工場のフロアや他のサイトに行った場合と同じ効果でリセットを押すことができます。この仕様は、メンテナンスの簡素化とサービス品質の向上を目的として、COM-HPCComputer-on-Modulesに基づくエッジコンピューターの設計を対象としています。

リモート管理機能（帯域外管理まで）は、IT管理者の標準機能です。これらの機能には、システム機能の監視、新しい更新とパッチのインストール、サーバールームに物理的に存在することなく問題をトラブルシューティングすることが含まれます。

多くのITサービスプロバイダーは、顧客のオンプレミスサーバーにリモートアクセスするか、クラウドのどこかでそれらをホストするのが標準的な方法です。この実証済みの実践をサポートするリモート管理機能は、新しいPICMG COM-HPCインターフェイス仕様の登場により、エッジサーバーおよびゲートウェイレイヤーテクノロジーにまで拡張されます（図1）。デジタル化とIIoTを可能にするために、エッジサーバーとゲートウェイレイヤーテクノロジーには、ビジネスグレードのITとインダストリアルグレードのオペレーショナルテクノロジー（OT）の間のギャップを克服するためのリモート管理機能が必要です。

図1.COM-HPC標準は、分散された新しいエッジコンピューティングレイヤー用に設計されています。したがって、この新しいITレイヤーのサービスプロバイダーには、分散型のオンプレミスやクラウド機器と同様の包括的なリモート管理機能が必要です。

Computer-on-Modulesに基づいてエッジレイヤープラットフォームを設計するエンジニアは、通常、特定の要求に合わせて調整できる方法でこれらの機能を実装したいと考えています。この要望に応えて、PICMGはシステム管理用のCOM-HPCサブ仕様を導入しました。車輪の再発明を行わないように、COM-HPCサブ仕様の一部は、Intelligent Platform Management Interface（IPMI）仕様を利用します。

システム管理インターフェイス専用のCOM-HPCサブ仕様を詳しく調べて、COM-HPC設計にどのように役立つかを理解しましょう。

寿命と安定性の問題

エッジサーバーのQoSを改善する仕事は、1998年からIPMIに委ねられ、2001年と2004年にリリースされた追加の改訂により堅調な状態に達し、一般に受け入れられています。 PICMG小委員会もRedfish仕様を使用しました。これは、Representational State Transfer（RESTful）APIに基づいており、引き続き新機能をリリースしています。

IPMI仕様は、コンピューターサブシステムを監視および管理するためのプロトコル、インターフェイス、およびアーキテクチャーを定義します（図2）。 IPMIは、低レベルのハードウェアを記述するための形式と、ボード管理コントローラー（BMC）との間でメッセージを送受信するための形式を標準化します。

図2.IPMI呼び出しは、ネットワークを介してリモートシステムまたはローカルサブシステムに送信できます。ほとんどの場合、システムのモジュール性は、IPMI機能をComputer-on-Modulesなどのサブシステムにも拡張する理由です。

IPMIメッセージは、ネットワークを介してリモートシステムのBMCに送信することも、BMCから電源装置などのローカルサブシステムに送信することもできます。 IPMIメッセージの送信に関するこの汎用性により、複雑な管理タスクをいくつかのサブエリアに分割することができます。

メッセージは、ハードウェアの現在の状態を照会したり、BMCに動作を指示したりできます。たとえば、システムの冷却を強化するようにBMCに指示したり、システムを再起動するように指示したり、センサーを読み取ったりできます。管理タスクを専用の物理ハードウェアコンポーネントにオフロードできるようにすることで、ホストハードウェアとオペレーティングシステムの負担が軽減されます。 IPMI仕様では、システム管理をターゲットプラットフォームから切り離しているため、ターゲットプラットフォームがダウンしている場合でもシステム管理機能を開始できます。

これらすべての機能により、IPMI仕様はサーバーハードウェアを管理するための事実上の標準になっています。仕様の開発者が必要なコマンドを意図的に非常にシンプルに保ち、誤解の余地がないため、仕様の寿命が保証されます。

IPMI仕様の柔軟なフレームワークにより、元の仕様の必須およびオプションのコマンドを超えて、新しいネットワーク機能（NetFn）と命令を追加できます。さまざまな業界ワーキンググループがすでにこの自由の恩恵を受けており、仕様の作成時に考えられなかったテクノロジーや機能を処理するための独自の特定のネットワーク機能とコマンドを定義しています。

多くのリモート管理オプション

Computer-on-Modulesシステムの場合、柔軟なフレームワークにより、リモート管理を追加するために必要な調整が簡単になります。 1つの調整は、COM-HPC内蔵EEPROM（EEEP）に関するものでした。 EEEPには、ベンダー、メモリスロット、ネットワーク機能などに関する情報が含まれています。この情報の多くは、IPMIフィールド交換可能ユニット（FRU）に保存されている情報と同じです。このデータの重複を避けるために、COM-HPCリモート管理機能には、IPMIデバイスにEEEPデバイスに含まれる情報をFRUに入力する方法に関する推奨事項が含まれています。

リモートデータセンター、フォグ/エッジサーバー、遠隔設置など、COM-HPCモジュールの市場が広いことを考えると、柔軟な範囲のリモート管理オプションを持つことが重要です。開発者はまた、標準がモジュールとキャリアボードのIPMIサポートの非常に異なる成熟度レベルを指定していることを考慮に入れる必要がありました。

モジュールのIPMI成熟度レベルは、アンマネージドモジュール（M.U）およびベーシックマネージドモジュール（M.B）からフルマネージドモジュール（M.F）までさまざまです。キャリアボードのレベルは、アンマネージド（C.U）からマネージドキャリアボード（C.M）までさまざまです。違いは仕様で詳細に説明されていますが、この段階で知っておくべき最も重要なことは、これらすべてのモジュールとキャリアボードが相互運用可能なままであるということです。

COM-HPC IPMI仕様により、すべてのタイプのキャリアボードがすべてのタイプのモジュールで正しく動作できるようになります。

プラットフォームの柔軟な管理と制御

PICMG COM-HPC IPMI小委員会は、基本的な管理機能が必要とされるさまざまなシナリオは、万能のソリューションでは提供されないことに気づきました。そのため、システムの電源のオン/オフや、ネットワーク情報を取得するようにシステムに指示するなどのタスクには、いくつかのモジュールとキャリアの設計の組み合わせを利用できます。

たとえば、最大4つのモジュールを備えた単一のキャリアボードを使用する場合、各モジュールが独立した完全な管理機能を持つ方が効率的です。ただし、別のシナリオでは、キャリアボードに本格的なIPMIを実装することでメリットが得られ、モジュールが管理されているかどうかに関係なく、特定の機能をカスタマイズできます（図3）。

図3.モジュールとキャリアボードは異なる成熟度レベルのIPMIサポートを持つことができますが、相互運用性を維持し、4つのマネージドモジュールを備えた単一のアンマネージドキャリアからアンマネージドモジュールを備えたマネージドキャリアまで、さまざまなシステムセットアップを可能にします。

管理機能を必要としないシステム設計者は常に存在します。また、最小限の管理機能を必要とするシステム設計者は常に存在します。そのため、すべてのモジュール管理層間の相互運用性を優先することが重要でした。ただし、設計者ができるだけ多くのリソースにアクセスできることも重要でした。

許可されるシステムリソースへのアクセスが多いほど、IPMIはより強力になります。アクセスと電源のこの関係が、新しいCOM-HPC仕様に、最も包括的なシステム管理機能を提供する特定のインターフェイスがある理由です。その1つは、インテリジェントプラットフォーム管理バス（IPMB）インターフェイスです。これにより、キャリアボードBMCがモジュール管理コントローラー（MMC）にアクセスできるようになります。

ただし、仕様はこのバスに限定されません。キャリアボードBMC専用の新しいインターフェイスの1つは、専用の独立したPCI Express Laneで、これにはグラフィックスコントローラーが含まれ、駆動されます。

IPMI専用の追加のインターフェイスは、I2Cインターフェイス、USBポート、および電源ボタンコントロールです。これらの専用IPMIチャネル（BMC経由でもリモートアクセス可能）を通じて、システム管理者はプラットフォームの動作のほぼ全体を制御して、最高のQoS、最小のダウンタイム、および最も効率的なリモートメンテナンスを実現できます。

いくつか例を挙げると：

• I2Cインターフェースを使用して、モジュール上のEEEPデータにアクセスできます。
• USBポートは、キーボードやマウス、DVDドライブなどのUSBデバイスをエミュレートするために使用できます。
• 電源制御を使用して、システムのオン/オフをリモートで切り替えることができます。
• 電源制御を使用して、BMCが追加のプラットフォーム初期化を実行している間、システムの起動を遅らせることができます。

したがって、新しいPICMG COM-HPCサブ仕様は、包括的なIPMIプラットフォーム管理機能への道を開きます。エンジニアは、IPMIを実装するためのハードウェア設計回路図について考え始めることができます。同時に、モジュールベンダーとそのパートナーは、たとえばSP-XやOpenBMCなどのオープンスタンダードファームウェアを利用して、BMCおよびMMCの実装に取り​​組むことができます（図4）。

図4.市場で入手可能な最初のcongatecCOM-HPCクライアントモジュールには、Intel Xeon、Core、およびCeleronプロセッサの11のバリアント（コードネームTiger LakeUおよびTigerLake H）が搭載されています。評価キャリアボードと冷却ソリューションを備えたcongatecスターターキットは、機能的に検証された状態ですでに利用可能です。お客様固有のCOM-HPCPMI実装バリアントは、オンデマンドでサポートされます。

OpenBMCは、サーバー、トップオブラックスイッチ、RAIDアプライアンス、およびその他のデバイスで使用される管理コントローラー用のLinuxディストリビューションです。 OpenBMCは、Yocto、OpenEmbedded、systemd、およびD-Busを使用して、プラットフォームを簡単にカスタマイズします。 DCMIに完全に準拠したIPMI2.0を備えており、電源、冷却、LED、インベントリ、イベント、ウォッチドッグなどのホスト管理を備えています。

OpenBMCは、リモートKVM、SSHベースのSOLおよびWebベースのユーザーインターフェイスから、RESTおよびD-Busベースのインターフェイスに至るまで、幅広いインターフェイスの選択肢も提供します。エンジニアは、ハードウェアシミュレーションと自動テスト機能の恩恵を受けます。複数のBMC / BIOSイメージのコード更新サポートにより、最近の機能セットが完成しました。

結論

システムビルダーにとっての主な利点は、PICMG COM-HPC Computer-on-Modules仕様がまったく新しいものであるにもかかわらず、革新するための実証済みのIPMIおよびRedfish管理テクノロジーが含まれていることです。

これは、PICMGの新しいCOM-HPCComputer-on-Modules仕様の受け入れに勢いを与えることは間違いありません。