ПРЕСС-ЦЕНТР

OpenVPX: Вся эта суета вокруг бэкплейна

МКА: мир ВКТ, 2/2009

Рэй Олдерман, VITA

Главные заботы и энтузиазм вокруг возглавляемой компанией Mercury Computer Systems рабочей группы OpenVPX Industry Working Group должны быть направлены на системный уровень.

Известие о создании компанией Mercury Computer Systems рабочей группы OpenVPX вызвало в сообществе VPX (VITA 46) бурю радостных надежд и тревог. В ноябре 2008 года на собрании отдела VITA по стандартизации – VSO (VITA Standards Organization) я сказал членам VITA, что пора приступать к разработке спецификаций системного уровня, которые необходимы для объединения всех «точечных» спецификаций (обозначаемых через точку – прим. Ред.) и устранения некоторых потенциальных проблем с интероперабельностью и совместимостью плат и бэкплейнов. В январе 2009 года компания Mercury Computer Systems объявила о создании OpenVPX – независимой группы для решения этой задачи. К ней присоединились многие компании из числа генеральных подрядчиков (заказчики) и многочисленные поставщики систем, действующие на военном рынке COTS-продуктов. Они нацелены на создание необходимых руководящих спецификаций по разработке систем VPX с последующей передачей этих документов в VSO для критического анализа и стандартизации.

Набить крейт под завязку платами не значит создать систему – получится лишь ящик, полный модулей и присущих этим модулям проблем. Это с полной очевидностью доказывается фактом существования системных интеграторов. В словаре Merriam-Webster слово «система» определяется как:

  1. инструментальное средство, которое состоит из взаимодействующих взаимосвязанных изделий, созданных для работы в гармоничном единстве;
  2. группа независимых, но взаимодействующих элементов, образующих единое целое;
  3. комплекс методов или правил управления поведением;
  4. организация: упорядоченный образ действий;
  5. высокая степень методического и организационного порядка;
  6. процедура или процесс, направленные на достижение цели.

Ключевые слова – гармоничное единство, единое целое, правила управления поведением, упорядоченность через организацию, достижение цели. Нам понадобилось более 30 лет, чтобы, наконец, понять, что мышление на уровне плат – наша смерть.

В своей основе любая система – это набор концентрических кругов, с различными подсистемами на каждом уровне. Подсистемы выполняют предварительную обработку информационных потоков и взаимодействуют со всей системной архитектурой на различных уровнях, в зависимости от их поведения. В середине, ядре этой архитектуры находятся основные вычислительные элементы системы. А некритичные функции связи подсистем с вычислительным ядром, такие как хранение данных, и коррекция поведенческих аберраций (длительность отклика в режиме «не-реального» времени и/или нестабильность интерфейсов ввода-вывода), должны продумываться в последнюю очередь. Уровни, на которых взаимодействуют конкретные функции, определяются в соответствии с этими правилами проектирования систем. А как они взаимодействуют жёстко определено и стандартизовано.

В нашем распоряжении есть много коммуникационных архитектур (Ethernet, RapidIO, PCI Express и т.д.), однако некоторые из них претендуют на звание «умственно отсталых». Например, история проектирования чипов PCI Express показывает полный недостаток системного подхода. В первых двух версиях не было предусмотрено механизмов многопроцессорной работы (широковещательность, синхронизация и т.д.), однако в третьей версии их создатели обещают эти функции добавить. У нас также есть различные топологии построения систем (ячеистые сети, звёзды, двойные звёзды, коммутаторы, «толстые деревья» и т.д.), которым свойственны различные виды нестабильной работы. Несмотря на то, что эти возможности уже хорошо проработаны в VSO и определены в «точечных» спецификациях VITA 46, пора выбрать конкретные варианты (за счёт других) и точно определить будущее поведение системы VPX. Это будет гарантия того, что во всех случаях установки любой платы VPX в бэкплейн VPX, она заработает сразу.

Мышление на уровне плат – это мышление снизу вверх. Оно культивируется полупроводниковыми фирмами, с опытом системного мышления как у личинки. Системное мышление – это мышление сверху вниз. Некоторые системы VPX могут в одном и том же крейте (с тем же бэкплейном) иметь две или три подсистемы. Любая подсистема должна быть изолирована от главной системной архитектуры таким образом, чтобы не портить основные вычислительные элементы сбойной или неправильной информацией. Подсистемы не разделяют большие потоки данных и не посылают их другим элементам системы, а выполняют их предварительную обработку. Должны быть хорошо определены и стандартизованы интерфейсы этих подсистем (как и где они «сцепляются» с главной системной архитектурой). Кроме того, в подсистемах должны изолироваться от системной архитектуры полупроводниковые приборы с коротким жизненным циклом, особенно чипы ввода-вывода, таким образом, чтобы выполняемые ими функции могли легко заменяться без вмешательства в основные системные элементы.

Как уже было сказано, любая спецификация системного уровня – это всё о бэкплейне. В подобной спецификации определяются все информационные пути для подсистемных плат. В ней определяются трассы для связи подсистем с главной системной архитектурой, а также все пути подвода питания к каждому слоту. В ней содержатся соединения системной управляющей шины и все проводники уникального ввода-вывода, проходящего через бэкплейн к подсистемным платам. После того, как объединительная плата установлена в системный корпус, например ATR, она остаётся там на десятилетия, как это было для VME в течение последних 27 лет. Мы должны быть уверены в подобной обратной совместимости и для VPX.

Сейчас мы находимся в критической стадии, когда определяем системную архитектуру, выбираем конкретные опции из существующих «точечных» спецификаций, убираем все остальные и таким образом начинаем соответствовать определению системы по Merriam-Webster. Усилия группы OpenVPX будут способствовать укреплению альянса между пользователями и поставщиками VPX-рынка, который возник более 10 лет назад по инициативе VITA. В далёких 1980-х годах VME и системное мышление были единым целым, но этот поплавок, на котором держалась индустрия VME, был потерян, когда поставщики полупроводников для массовых настольных компьютеров и фанатики от телекома отбросили нас назад в каменный век. Для восстановления рассудка понадобилось почти 30 лет, однако системное мышление наконец-то вернулось.

Источник: “OpenVPX: It’s all about the backplane” by Ray Alderman VME and Critical Systems, April 20, 2009