介紹

模塊化硬件平臺通常是背板、電源、散熱子系統(tǒng)和功能板等硬件的集合，可以通過不同的方式組裝并重復使用以滿足不同的需求。模塊化硬件平臺可以是專有的，也可以基于可互操作的符合標準的生態(tài)系統(tǒng)。使用模塊化硬件平臺可以大大改善復雜系統(tǒng)的開發(fā)費用、上市時間、質(zhì)量、通用性和風險。

考慮一家提供全面服務(wù)的計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商。他們可能擁有一系列服務(wù)器、存儲引擎、路由器、交換機、光學和無線通信設(shè)備以及各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。如果這些產(chǎn)品線中的每一個都需要對其自己的背板、機箱、電源、冷卻裝置、處理器板、存儲板和 I/O 板進行設(shè)計和供應(yīng)鏈管理，那么該公司可能有數(shù)百種不同的設(shè)計需要管理. 然而，如果他們能夠使用通用的模塊化平臺方法，他們可能只需要開發(fā)幾個機箱/背板組合、幾個電源和冷卻選項、一些板類型和通用平臺軟件即可覆蓋同一市場. 通過使用基于標準的模塊化平臺，他們可能能夠從第三方供應(yīng)商的生態(tài)系統(tǒng)中為這些模塊化元素中的許多元素購買可互操作的解決方案，從而使他們能夠僅專注于使他們的產(chǎn)品與眾不同的開發(fā)的特定部分，而讓更大的供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)擔心商品元素和永無止境的更新。讓我們看看用于模塊化平臺的一些權(quán)衡和技術(shù)。

先進的電信計算架構(gòu)

您選擇的平臺是什么？我將重點介紹高級電信計算架構(gòu)，也稱為 AdvancedTCA 或 ATCA，由 PICMG 標準化（類似的基于標準的平臺包括 VME、VPX、CPCI、MicroTCA 和開放計算項目）。AdvancedTCA 基于帶有背板的多插槽機箱，該背板互連多個電路板和后部轉(zhuǎn)換模塊。一個典型的機箱有 14 個插槽，但最多支持 16 個。每個插槽在前面接受一塊大電路板，在后面接受一個后轉(zhuǎn)換模塊（通常用于 I/O 擴展或容納存儲）。大型 48V 電源子系統(tǒng)和高流量風扇托架允許功耗高達每插槽 400W，這足以滿足四路計算服務(wù)器、大型路由器和高性能加速器板的需求。高速背板互連并為電路板提供服務(wù)。有兩種主要的背板拓撲可供選擇：雙星形和網(wǎng)狀。在雙星配置中，兩個插槽包含充當星形網(wǎng)絡(luò)中央集線器的結(jié)構(gòu)板。兩塊光纖板支持容錯，因此一塊光纖板上的單點故障仍應(yīng)保留通過冗余板的流量并允許系統(tǒng)繼續(xù)運行。背板的第二個選項是全網(wǎng)狀，其中每個板插槽都有通往所有其他板的專用路徑。網(wǎng)狀選項對于路由器、分析和超級計算機應(yīng)用特別有價值。因此，一個結(jié)構(gòu)板上的單點故障仍應(yīng)保留通過冗余板的流量并允許系統(tǒng)繼續(xù)運行。背板的第二個選項是全網(wǎng)狀，其中每個板插槽都有通往所有其他板的專用路徑。網(wǎng)狀選項對于路由器、分析和超級計算機應(yīng)用特別有價值。因此，一個結(jié)構(gòu)板上的單點故障仍應(yīng)保留通過冗余板的流量并允許系統(tǒng)繼續(xù)運行。背板的第二個選項是全網(wǎng)狀，其中每個板插槽都有通往所有其他板的專用路徑。網(wǎng)狀選項對于路由器、分析和超級計算機應(yīng)用特別有價值。

配置模塊化平臺

要配置模塊化平臺，應(yīng)用程序的要求被劃分為適合多個電路板的功能。因此，例如，一個邊緣計算和分析設(shè)備可能有一些處理器板、一些加速器板、兩個存儲板、用于無線和有線/光纖接口的 I/O 板，以及結(jié)構(gòu)板（一個或兩個取決于如果需要高可靠性）。這些由機箱和背板支持。冷卻子系統(tǒng)通常由風扇托架和傳感器組成，可確保電路板保持涼爽。由一個或多個電源和配電單元組成的電源系統(tǒng)將來自交流電源或電池組的輸入能量轉(zhuǎn)換為電路板所需的電壓。系統(tǒng)管理基礎(chǔ)設(shè)施作為盒子的“自主神經(jīng)系統(tǒng)”，管理電源和冷卻子系統(tǒng)，監(jiān)控電路板，管理啟動和軟件更新，并向更高級別的網(wǎng)絡(luò)管理報告任何警報或異常情況。總而言之，這種類型的模塊化平臺可以配置以滿足各種要求。

平臺軟件也是一個重要的考慮因素。許多低級功能與操作系統(tǒng)、虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施、功能編排、共享數(shù)據(jù)庫、通用協(xié)議棧和系統(tǒng)管理相關(guān)聯(lián)。如果把這些功能也看做一個通用的平臺，這個軟件就可以一次編寫，作為多平臺應(yīng)用的軟件基礎(chǔ)設(shè)施。然后，設(shè)計人員使用運行在通用軟件平臺之上的專用軟件來添加產(chǎn)品或用戶特定的功能，并對整個系統(tǒng)進行測試和現(xiàn)場部署。

通用模塊化平臺

在通用平臺的應(yīng)用方面存在優(yōu)勢。通用平臺通常不完全符合所有系統(tǒng)要求。但通常可以找到符合95%標準的平臺，如果這意味著實現(xiàn)通用平臺的好處，那么可以使用或定制這些小差異。第一次構(gòu)建用于多個應(yīng)用程序的平臺時，通常需要比單次使用自定義設(shè)計更長的時間和成本（因為需要努力規(guī)劃對未來應(yīng)用程序的適用性）。但是，第二次和后續(xù)使用相同的平臺資產(chǎn)將節(jié)省大量時間和開發(fā)預(yù)算，因為平臺資產(chǎn)可以重復使用，而不是重新開發(fā)。

還有一些與平臺供應(yīng)鏈戰(zhàn)略相關(guān)的權(quán)衡取舍。有時，在內(nèi)部構(gòu)建通用平臺元素是有意義的，尤其是在預(yù)期數(shù)量很高或它們包含某些專有技術(shù)的情況下。但是，通常情況下，尋求供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)來提供部分或全部平臺元素是有意義的，并且開發(fā)團隊承擔的更多是集成而不是主要設(shè)計角色。這種方法讓您可以比較多個供應(yīng)商的產(chǎn)品，并為生態(tài)系統(tǒng)提供的每個元素選擇最符合您要求的產(chǎn)品。

結(jié)論

基于標準的通用平臺可以為您節(jié)省時間和金錢，并提高產(chǎn)品的可靠性和功能豐富性。

CHARLES C. BYERS 是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟的副首席技術(shù)官，現(xiàn)在加入了 OpenFog。他致力于邊緣霧計算系統(tǒng)、通用平臺、媒體處理系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)和實施。此前，他是思科的首席工程師和平臺架構(gòu)師，以及阿爾卡特朗訊的貝爾實驗室研究員。在電信網(wǎng)絡(luò)行業(yè)的三十年中，他在語音交換、寬帶接入、融合網(wǎng)絡(luò)、VoIP、多媒體、視頻、模塊化平臺、邊緣霧計算和物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域做出了重大貢獻。他還是多個標準機構(gòu)的領(lǐng)導者，包括擔任工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟和 OpenFog 聯(lián)盟的首席技術(shù)官，并且是 PICMG 的 AdvancedTCA、AdvancedMC、

Byers 先生在威斯康星大學麥迪遜分校獲得電氣和計算機工程學士學位以及電氣工程碩士學位。在業(yè)余時間，他喜歡旅行、烹飪、騎自行車和在他的工作室里修修補補。他擁有 80 多項美國專利。

審核編輯黃宇