嵌入式系统的高可用性

VITA（VMEbus International Trade Association）41 VXS 为广泛应用的 VMEbus （Versa-module eurocard bus）增添了一些交换结构技术高可用性优势。VXS 规范定义了一种有效载荷卡、一种交换卡、一种新型高带宽背板连接器，并保留标准的并行 VMEbus 连接器。每个新型交换结构端口均包含两组四联串行位通道——一组用于输入数据，另一组用于输出数据，对于每条串行通道均支持 10 Gbps 数据速率。交换卡包含必要的结构交换功能，以便在有效负荷卡之间或围绕故障设定串行数据路由，或使其绕过故障。为了保持交换结构任意性，VITA 41子规范为 InfiniBand、串行RapidIO、GbE（千兆以太网）、PCI Express 定义了交换卡和有效载荷卡。
　　PICMG（PCI Industrial Computer Manufacturers Group）针对电信设备的独特要求，发布了 ATCA 规范，提供 VME 和 CompactPCI 等开放体系结构的替代结构。ATCA 重点强调高可用性特性，采用高速串行数据链路和交换结构技术。超大板面积支持复杂的电信电路，并提供输入电源和冷却功能，实现每插槽高达 200 W 的功率。ATCA 规范具有适用于所有板和有源模块的热插拔功能，因此最大限度减少系统中断。一个机架管理元件（其规范基于IPMI）监视各插入模块的健康、功率、冷却甚至键控情况，以确保各子系统在高效率工作。各模块从冗余-48V直流馈电器获得电力，并从冗余控制与数据板获取数据，以防止单一故障使整个机箱停止运行。

随着联网嵌入式设备的增多，对于专用可靠数据源的需求成了任何新产品开发过程中的主要考虑事项。如果人们采用多个设备，并且它们均需要各自不同而又同时存在的数据流，那么数据服务器处理要求就变得十分关键了。文件共享、安全监视、娱乐等许多嵌入式系统应用均需要来自专用服务器的独立且始终可用的数据流。为了达到对这些以数据为中心的项目可用性的期望，设计师正在转向每机架数百颗 CPU 并且每板多颗 CPU 的高密度电脑阵列。具有多块电脑板的系统一般称作刀片服务器，它具备系统管理、负载均衡、热插拔功能以及共享外设，为万维网访问和数据服务提供高度可靠的数据。单个刀片计算机一般不配备本地外设，要对它们进行远程管理。集群式服务器运行管理软件来平衡计算负载，报告故障，提供刀片配置信息，并监视热插拔事务处理。刀片服务器基本上是一些需要特殊软件管理系统以便达到最长正常运行时间的高可用性系统。单独的管理网络提高了服务器安全性，这是因为它可防止关键的操作系统信息和更新数据经过公共网络或互联网。

与此类似，Service Availability Forum 由通信公司和计算设备公司组成，他们合作制定高可用性和管理软件接口规范。这些规范针对一些电信系统与服务开发商，其系统和服务采用 CompactPCI 和 ATCA 等 COTS 模块构建。他们的目的是允许更多地重复使用硬件和软件，并缩短产品开发周期。硬件平台接口规范定义了 COTS 硬件和高可用性管理中间件之间的接口（图 2）。于是各应用无需专有软件接口就能独立搜索、监视和管理硬件。