Подключение управлямых блоков питания, сенсоров и реле к серверным материнским платам. Без Arduino

    Подключение различных сенсоров, датчиков, реле, GPIO-расширителей и прочего «ардуиновского» хозяйства по шине I²C напрямую к серверным материнским платам через IPMI-интерфейс бортового контроллера (BMC). Практические примеры I²C-устройств и работа с ними из командной строки утилитой ipmitool. SMBus, PMBus и управление блоками питания. Не очень документированные ограничения и вопросы безопасности. Разоблачение проприетарщины.

    После установки сервера в самодельную конструкцию порой хочется подключить к нему ещё чего-нибудь: например, датчики температуры, давления, влажности, ЖК-экранчики или даже ШИМ-драйверы моторчиков. Бывают глючные внешние устройства, которые приходится удалённо и жёстко сбрасывать с помощью реле, не уровнив при этом весь сервер целиком. А может, читателю просто захотелось гребёнку GPIO с гирляндой светодиодов? Если это не одноплатник типа Raspberry Pi, а полноразмерный сервер, приходится навешивать микроконтроллер и возиться с ним: писать прошивку, тестировать, налаживать стык с хостом и т.д. Иногда это интересно само по себе, но бывает и наоборот: скорей бы скриптину написать да запустить, наконец, лишь бы работало.

    Необычные разъёмы на железе всегда вызывали у автора смешанные чувства инженерно-технического зуда и вентиляторного фетишизма. Об этих занимательных разъёмах здесь и речь.

    DISCLAIMER


    Если вы читаете эту статью где-то за пределами портала Geektimes, рекомендую через недельку-другую заглянуть по аутентичной ссылке. Дело в том, что наиболее интересные комментарии читателей появятся там (т.е. тут) во врезках, я уже не говорю об устранении недочётов и ляпов. Бывает, что плохую статью рассерженные резиденты клуба буквально рвут на клочки, попутно отправляя автора в кармическую бездну. Другими словами, если аутентичная ссылка не открывается, то не стоит и читать дальше этого места.

    Автор передаёт привет Дальнему Востоку (прямо из неба над Северной Атлантикой), а также приносит извинения вдалельцам уважаемых торговых знаков: они настолько не нуждаются в рекламе, что я придумываю им шуточные названия. Таким образом, статья применима к изделиям Супер Мирон, но автор практически не сомневается в наличии аналогичных механизмов на изделиях Харлампий-Панкрат, Иван Брал Марью, Ильтан, Долян и других: занимательные коннекторы чаще всего можно встретить на блоках питания и дисковых корзинах. Заодно попытаемся разоблачить и хвалёный Кобзарь Линк.

    Уважаемые специалисты по серверным платформам, IPMI, I²C, SMBus и PMBus, поправляйте, если что не так. Обычно автор выражает признательность креативным читателям кармическими баллами, но приносит извинения тем резидентам клуба, кому благодарность уже была выписана ранее, просто НЛО не велит делать это дважды. Желаю приятного прочтения.

    Из того, что было


    Автор не стыдится покупать за копейки серверные материнские платы б/у и давать им вторую жизнь. Старая, шумная серверная механика (с блоками питания) отправляется в утиль и заменяется на новые изделия, хоть и потребительского класса, но качественные и тихие. Зато даже из винтажных серий Супер Мирон X8 и X9 до сих получаются просто офигенские NAS для малого бизнеса, сочетающие enterpise-функции, файловую «машину времени» против троянов-вымогателей и репликацию по сети…

    Издевательство над жёлтой программой
    А после обнаружения во FreeNAS признаков виртуализации автор затолкал туда же и Windows-машину, с жёлтой программой и целой связкой аппаратных USB-ключей. Снаружи ничего не торчит, а пользователи 1С работают через обычные веб-браузеры, ничего не подозревая. Почему не Linux? Из-за драйверов ККМ, конечно. Впрочем, ИТ-комбайн и издевательство над 1С — это отдельная история (надеюсь, скоро). Один проброс USB через слоёный пирог из jail и VirtualBox чего стоит...

    Вообще, лет 20 назад для колхозинга в качестве GPIO умельцы использовали параллельный порт для принтера, но попробуйте сейчас его найти. Мир изменился, как по мне — так в лучшую сторону:)

    Визуальный осмотр


    У меня уже почти ископаемое, но вполне рабочее изделие X9SCM-F (Intel C204 Express), плюс на соседнем объекте уже пару лет трудится его младший брат X9SCL-F (C202). Если повернуть изделие, как в документации, 24-контактным разъёмом питания ATX к северу, то SATA-порты окажутся где-то в районе Хабаровска. Ещё восточнее, подобно Петропавловску-Камчатскому, находится пара разъёмов T-SGPIO 1 и 2, привлекающих внимание сочетанием букв «GPIO». На это сочетание автор и повёлся, но рефлексы геолога-исследователя ископаемой электроники оказались ложные. На самом деле ключевое слово здесь SGPIO, это дуплексная сигнальная шина с разделением каналов по времени, использующая кадры постоянной длины. Шина по очереди передаёт по три бита для каждого SATA-порта: на HBA — состояние корзины, а на корзину — состояние дисков (активен, отказал, локатор). Это устаревшая технология, современные корзины используют I²C. Я не копал очень глубоко, но похоже, что 6 бортовых SATA-портов разделили на группы из двух северных и четырёх южных, и каждой группе повесили свою гребёнку T-SGPIO. Громоздко, неуклюже, а для колхозинга ещё и бесполезно. Идём дальше, есть маленький разъёмчик JWF1 в районе Южно-Сахалинска, но это просто питание 5В для накопителя SATA DOM, которого у меня нет. На Дальнем Востоке больше делать нечего. Вдоль южных границ раскинулась целая гряда парных 9-контактных разъёмов USB и второй порт RS232, с ними всё понятно. На Северо-Западе от COM2 обнаружилась пара перемычек JI2C1/JI2C2, открывающих доступ к устройствам PCIe. Этот инструментарий для меня пока остался загадкой, но я почти уверен, что по факту JI2C1/JI2C2 суть живые выводы SCL и SDA, просто отделённые от питания 3.3В и «земли», которые и так есть в PCIe. Оставим пока. Коннектор JTPM больно мудрёный, это на крайний случай. А от коннектора передней панели JF1 можно отжать разве что UID LED, подключив его к оптореле. Кстати, это м.б. даже удобно: ограничительный резистор уже встроен в цепь, включил UID LED — открыл (закрыл) реле. Для удалённого сброса внешнего устройства, пожалуй, хватит. Главное, чтобы оператор, зайдя спустя год в веб-интерфейс BMC, не включил UID LED просто так, заодно сбросив и внешнее устройство. Ладно, возвращаемся на крайний сервер север, именно там, возле ATX-питания, и расположился разъём JPI2C.

    Надо сказать, что документация по поводу JPI2C довольно оптимистична. Из неё следует, что это выход шины I²C для мониторинга здоровья «родного» блока питания. Физически JPI2C суть 5-контактный разъём Molex типа SL с шагом 0.1" (2.54мм) и ключём защиты от дурака перепутанной полярности, предположительно код по каталогу 70543-0004. Ответная часть (на картинке слева внизу) — это Molex 70066-0179 под обжим кримпером (aka BL-05F). Я подозреваю, что на всех материнских платах Супер Мирон шина I²C используется для мониторинга здоровья серверного блока питания и выведена именно 5-контактным разъёмом Molex SL (BL-05M). Забегая вперёд, скажу, что некоторые пользователи преуспели в реверсной инженерии и нашли способ вынимать из родных блоков питания Супер Мирон всякие полезности вроде температуры и вольт с амперами, читайте дальше.

    Power Supply I²C Connector

    Power Supply I²C Connector, located at JPI2C, monitors the status of the power supply, fan and system temperature. See the table on the right for pin definitions.

    Пустой разъём JPI2C откровенно дразнил стандартными контактами шины I²C: SCL, SDA, GND и VCC. Посередине — аварийный сигнал отказа блока питания. Забегая вперёд, рискну предположить, что этот Power Fail — единственный способ поднять тревогу по внешнему событию, не используя внешний микроконтроллер. Затем нашлась и статья FAQ ID 9492 от 30 марта 2010г, явно намекающая на возможность опрашивать шину I²C прямо из командной строки. Раз уж BMC явно участвует в мониторинге здоровья блока питания, а команда ipmitool явно способна «разговаривать» по шине I²C с блоками питания, ничто не должно мешать подключить к JPI2C ещё что-нибудь эдакое.

    Какой разъём: BL или BLS?
    Если уважаемый читатель собирал ПК в эпоху до MP3, то наверняка использовал 4-контактный проводок, соединявший CD-привод со звуковой платой. Помню, как эти проводки были увенчаны простым разъёмом типа BLS-4, вследствие чего CD-приводы примерно в половине случаев не играли музыку даже с проводками, просто в силу перепутанной полярности. Затем, наконец, в регионе были налажены поставки нормальных проводков с полярным разъёмом типа BL-04F, чтобы ошибиться мог только очень тупой и сильный сборщик ПК. Но MP3 уже вовсю шагал по рынку, а нативные звуковые диски постепенно покидали наш цифровой быт...

    К чему я? К тому, что разъём JPI2C на платах Супер Мирон выглядит точно так же, как аудио-разъём на старом CD-приводе, только имеет 5 контактов вместо 4. В JPI2C вполне войдёт простой однорядный BLS-5, но лучше иметь разъём с физическим ключом полярности типа BL-05F, при работе с уже установленной в корпусе материнской платой ошибиться будет слишком легко. Экономьте своё время.

    Универсальный шлейф
    Начинающим для прототипирования рекомендую цветной «наборный» 40-контактный шлейф, который при необходимости можно дербанить на более узкие составляющие. Шлейф нужной ширины отрывается легко, как качественная туалетная бумага, т.е. строго по перфорациям. Поставляется с разными длинами и контактами типа BLS-1 M-F, M-M или F-F. Поиск на aliexpress: «dupont cable».

    Работа с устройствами по I²C из командной строки


    Я подключил к JPI2C купленный когда-то на aliexpress сенсор BMP180. Сперва ничего не вышло. Недоумение вызвала и адресация в целом, и аргумент bus, выбирающий одну шину непонятно из скольких. Но затем я просто сделал скрипт для перебора (сканирования) шин и сравнил результат его работы до подключения BMP180 и после. С платой X9SCM-F датчик тут же обнаружился на шине №3 по адресам 0xee и 0xef (см. комментарий ниже). Надо будет переставить JI2C1/JI2C2 в положение ENABLE и посмотреть, вдруг ещё и платы PCIe отзовутся…

    ipmiscan.sh
    Этот примитивный кусок кода специально лишён прикрас, выдаёт что-то вроде progress bar и предполагает, что в системе имеется четыре шины (0, 1, 2 и 3). Требует bash 3.0+.
    #!/bin/bash
    
    for bus in 0 1 2 3; do
            echo Bus $bus
            for i in {16..238..2}; do
                    printf -v args "i2c bus=%d 0x%02x 0x01" $bus $i
                    printf " 0x%02x" $i
                    ipmitool $args 2>/dev/null && echo "(bus $bus)"
            done
            echo
    done

    Скрипт перебирает только чётные адреса и не трогает зарезервированные. В I²C самый младший бит является признаком чтения-записи: каждое устройство как бы занимает два адреса (чтение по нечётным, запись — по чётным). Статья FAQ ID 9492 меня запутала, потому что опрашивает только чётные. Но ведь в случае ipmitool чтение или запись определяются не адресом, но контекстом команды, верно? Увесистая спецификация IPMI 2.0 поставила всё на места: младший бит адреса в команде Master Read-Write (0x06 0x52) вообще зарезервирован и должен быть сброшен (равняться нулю).

    Датчик BMP180, подключенный к JPI2C на плате X9SCM-F, отозвался по (bus=3) на адресе 0xee0xef, хотя это то же самое). Т.е. логический адрес устройства оказался 0x77, как и положено по datasheet (Bosch отхватил самый верхний 8-битный адрес). Моей изначальной ошибкой было искать BMP180 на «сыром» IPMI-адресе 0x77, это неверно, для IPMI надо просто умножить логический I²C-адрес на два (сдвинуть на один бит влево). При работе с I²C это, кстати, самая распространённая ошибка.

    Висящая просто так шина I²C неинтересна ни в воздухе, ни тем более в сферическом вакууме. Известная площадка по запросу «i2c sensor» предложит уважаемому читателю широкий ассортимент датчиков, уже обвязанных на мини-платах. Обычно остаётся только контактную гребёнку припаять, для этого достаточно желания и паяльника на 30Вт с припоем и флюсом, навыки не требуются. Для проверки теории я решил померить температуру датчиком BMP180, но это оказалось несколько сложнее, чем я думал: датчик является примером сложного stateful-устройства, и правильнее будет сказать «извлечь показания температуры и давления из прецизионного измерителя с учётом калибровочных коэффициентов». Но сперва всё-таки отдадим должное уважаемому вендору.

    Телеметрия блоков питания
    Сразу оговорюсь, что данная задача м.б. интересна, например, для профилировании фактической мощности серверов при эксплуатации центров обработки данных: если группа серверов подключена к одному распределителю, поди разберись, сколько потребляют серверы А и Б без учёта В и Г, даже при наличии навороченного ИБП, питающего стойку. Это всё и предлагается выяснить через IPMI, получая прямо по сети мгновенные значения с выбранных серверов. Для DIY кроме подбора ИБП и построения системы охлаждения с обратной связью лично мне в голову ничего не приходит.

    Пользователь Andrew Grekhov разбирался с родными блоками питания вендора Супер Мирон, вынимая из них напряжения, токи и температуры. Весьма занимательно, хотя и заметно, что считываемые значения АЦП явно приходится поправлять на некие калибровочные константы. Хочу отметить, что при наличии интерфейса ядра команду ipmitool можно запускать и на самом хосте, без параметров -H, -U и -P, а вместо raw 0x06 0x52 0x07 можно было бы написать просто i2c bus=3, «семёрка» суть битовое поле, см. описание команды Master Read-Write в спецификации IPMI.

    Отдадим должное пользователю Andrew Grekhov, смело ринувшемуся в неравный бой со сложным и недокументированным (как ему показалось) устройством. К счастью, он не забыл упомянуть PMBus, что и навело меня на официальный сайт и соотв. спецификации. Ведь PMBus суть специализированная надстройка над SMBus для управления системами питания, а сама SMBus, в свою очередь, является развитием I²C. Можно предположить, что большинство современных управляемых блоков питания используют ту или иную спецификацию PMBus. Потому как глядя на все имеющиеся навороты PMBus и готовые микросхемы, возникает простой вопрос: какой смысл изобретать велосипед? Но повторю, это моё предположение.

    Итак, копнув чуть глубже, можно найти описание команд (регистров), используемых управляемыми блоками питания, например, по PMBus rev 1.1. Если ссылка не открывается, зайдите на сайт www.pmbus.org, откройте раздел со старыми спецификациями и найдите PMBus Specification Part II Rev. 1.1. Это документ с описанием команд, см. Таблицу 26 в разделе APPENDIX I. Command Summary. Обратите внимание, например, на команды-регистры 0x78 (STATUS_BYTE), 0x88 (READ_VIN), 0x89 (READ_IIN), 0x95 (READ_FREQUENCY) и другие: они в точности совпадают с результатами реверсной инженерии, опубликованных на форуме по ссылке выше. Возвращаясь в таблицу 26, справа дана разрядность регистра (Read Byte или Read Word) с количеством считываемых байт. Просто на всякий случай, а вдруг читатель забыл разницу между byte и word?

    Но остаётся вопрос: можно ли вообще считать по I²C калибровочные коэффициенты командой 0x30 (COEFFICIENTS), использующей пакетную операцию стандарта SMBus? Это нужно, чтобы преобразовать сферически-вакуумные регистры в реальные вольты, амперы и т.д. Если я всё верно понял, то с точки зрения шины SMBus нужно отправить пакет с командой 0x30 и счётчиком байт 2, тело пакета суть два байта с кодом интересущего регистра (0x88 для READ_VIN) и признаком направления, который для считывания должен быть равен единице. В ответ устройство должно выдать пакет из 1 + 5 + 1 байт с параметрами m, B и R, которые используются для пересчёта в физические вольты. Первый байт — длина, последний — PEC (если используется). Т.е. интрига заключается в том, можно ли передать простой пакет SMBus по I²C, например, таким способом:

    ipmitool i2c bus=3 0x70 0x07 0x30 0x02 0x88 0x01

    Этим самым я пытаюсь отправить пакет 0x30 0x02 0x88 0x01 на устройство с адресом 0x70, сидящее на шине №3, после чего принять с устройства 7 байт (один байт с длиной пакета, пять байт коэффициентов, один байт PEC). Адрес блока питания нужно заменить на фактический (первый может быть 0x78, за ним — резервные блоки), а вместо 7 байт можно попробовать считать 6 (без PEC). Если у кого-нибудь есть родной блок питания Супер Мирон, попробуйте, только не в production, ибо я за последствия не ручаюсь:) Если все предположения верны, можно получать весьма подробную картину непосредственно из блока питания, параметров там просто тьма.

    Измерение температуры датчиком BMP180
    Сенсор BMP180 измеряет давление и температуру. Он выдаёт показания через двухбайтные регистровые пары, предварительно выбираемые записью однобайтного номера регистра по IPMI-адресу 0xee с последующим чтением пары байт оттуда же. Именно поэтому я называю BMP180 stateful-устройством, т.е. имеющим селекторы состояния (это м.б. важно с точки зрения конфликтологии). Предком BMP180 является BMP085, а потомком — BMP280, измеряющим ещё и влажность.
    Как и в случае с алкотестером, измерения не происходят сами по себе, но запускаются командой. Для измерения только температуры следует записать код 0x2e в регистр 0xf4:

    ipmitool i2c bus=3 0xee 0x00 0xf4 0x2e

    Здесь 0x00 означает, что мы ничего не считываем с адреса 0xee, а только записываем по нему. Через примерно 4.5мс можно прочитать 16-битный показатель UT («нескомпенсированная температура») из регистра 0xf6 простой командой:

    ipmitool i2c bus=3 0xee 0x02 0xf6

    Она сперва выбирает номер регистра 0xf6 по адресу 0xee (т.е. логическому 0x77, это BMP180), а затем считывает оттуда же два байта. Команда IPMI Master Write-Read специально сделана для таких stateful-устройств.

    У меня из UT считалось 0x6a 0x48, что соответствует десятичному 27208 (т.е. что-то около 27°C при «нормальном» давлении, если я правильно понимаю логику BMP180, специалисты, поправляйте). Если из UT считывается 0x8000, это признак ошибки, сперва нужно было запустить измерение.

    Для вычисления же истинной температуры осталось всего ничего: считать двухбайтные калибровочные регистры AC5, AC6, MC и MD с кодами 0xb2, 0xb4, 0xbc и 0xbe, соответственно, после чего использовать нехитрый набор действий (ура, тут редактор формул!).

    $X1=(UT-AC6)·AC5/2^{15}$


    $X2=MC·2^{11}/(X1+MD)$


    $B5=X1+X2$


    $T=(B5 + 8)/2^4/10$



    Последний результат делим на 10, т.к. изначально он в десятых долях градусов Цельсия. Если уважаемый читатель не согласен с характеристикой нехитрый набор действий, рекомендую обратить внимание на измерение давления, которое вычисляется уже в 15 приёмов и с использованием всех 11 калибровочных констант. Кстати, калибровочные константы можно прочитать один раз, а затем запускать измерения снова и снова записью кода в регистр 0xf4. Мудрёно? Да ладно, датчик как датчик:)

    Стоит поблагодарить пользователя 41j за материал.

    GPIO
    Если любопытный читатель заглянул в спойлер выше и, узрев его, закрыл поскорее обратно, есть и более простые способы скоротать время в командной строке. После BMP180 я подключил по I²C каскадом сразу два ардуиновских 8-битных расширителя GPIO на базе PCF8574AT.
    Обратите внимание, микросхема PCF8574A (в отличие от PCF8574) использует адреса с базой 0x38 (у PCF8574 база 0x20), потенциально конфликтуя с родными блоками питания Супер Мирон. К счастью, адрес программируется, мини-плата идёт с тремя перемычками на 8 адресов, от блоков питания можно уйти на более старшие адреса. Всего на пустую шину можно повесить до 8 устройств, получив до 64 контактов GPIO. Если этого мало, см. описание коммутатора I²C в следующем спойлере.

    Коммутатор I²C
    Что делать, если надо подключить связку сенсоров типа BMP180, у которых адрес 0x77 (т.е. 0xee) зашит жёстко? Для этого и есть такая штуковина, как коммутатор (мультиплексор), его можно собрать самому на базе TCA9548A или купить в виде мини-платы там же, где и всё остальное. Коммутировать (переключать) можно до 8 устройств одновременно, но работать с одноадресными устройствами придётся по очереди. По условиям данной статьи мы не используем микроконтроллеры, поэтому управлять самим коммутатором придётся посредством того же расширителя GPIO, от которого нужно три вывода. Обратите внимание на рисунок: мини-плата коммутирует только сигнальные линии I²C SDA и SCL, питание устройств придётся организовать отдельно. Если нужно, например, опросить более 8 датчиков типа BMP180, берём несколько коммутаторов и c помощью адресных линий A0-A2 разносим их относительно общей базы 0x70 (т.е 0xe0 в терминологии ipmitool). В положении A0=A1=A2=1 коммутатор будет отзываться по адресу 0x77, конфликтуя, кстати, с самим датчиком BMP180. Выходит, что используя TCA9548A, на каждую шину I²C можно подключить до 56 таких датчиков температура-давление. С учётом ограничений на максимальную длину самой шины, для объёмных измерений температуры должно хватить. Длина эта, кстати, в основном зависит от рабочей частоты шины.

    Ограничения


    Все эксперименты я проводил с помощью команды ipmitool(1) v1.8.15, работающей через хостовый (ядерный) интерфейс FreeBSD 10. Если использовать эту команду в скриптах, придётся парсить её вывод, причём stderr, а не stdout. Я специально избегаю парсеры в этой статье. Буду признателен, если кто-либо из читателей поделится проверенными библиотеками для работы с IPMI через хостовый интерфейс на популярных скриптовых языках (perl, Python), хотя бы в режиме raw-команд.

    Хотя ipmitool(1) и может работать по сети (623/tcp), при выключенном хосте на JPI2C дежурного питания нет, шина обесточена. Запитывать сенсоры отдельно и опрашивать их через сетевой интерфейс IPMI при выключенном хосте не пробовал. Но если нужны автономные сенсоры, подключенные к сети, лучше уж задействовать одноплатник, например, тот же Малиновый Прог (простите, так я обозвал Raspberry Pi в своей статье про защиту microSD-карточек от преждевременного износа путём перехода на файловую систему read-only).

    Как уже говорилось, описанный здесь способ без внешнего микроконтроллера практически исключает реакцию на прерывания по внешним событиям, кроме сигнала «отказ блока питания». Теоретически, по сигналу Power Fail можно сгенерировать SNMP-событие, но я не пробовал. И тут снова хочется сказать: если нужны прерывания от сенсоров, то нужен микроконтроллер или, на худой конец, выделенный одноплатник. Кесарю — кесарево.

    Конфликтология I²C


    Если «родного» блока питания на I²C-шине нет, то и слава богу, меньше проблем. Но если же в системе таки появится «родной» блок питания с I²C-интерфейсом, в теории не возбраняется подключить другие устройства параллельно, сколхозив соответствующий переходник. Что в этом случае произойдёт? Если все устройства сидят на своих адресах, ничего страшного произойти не должно до тех пор, пока хост не вздумает жёстко поуправлять блоком питания. Если не знаете, что делаете, то ограничивайтесь считыванием. Судя по FAQ ID 9492, блоки питания (одинарные, двойные, тройные) располагаются на логических адресах 0x38, 0x39, 0x3a, ... (это адреса IPMI, делённые пополам).

    У меня появилась теория относительно IPMI и его роли в доступе к I²C: если все команды записи только выбирают регистр для последующего чтения, то каждое взаимодействие с устройством укладывается в одну команду Master Write-Read протокола IPMI. Из весьма увесистой спецификации IPMI 2.0 я рекомендую ознакомиться с параграфом 22.11, который эту команду описывает. В моём понимании, операция по шине I²C — это либо чтение, либо запись последовательности байт по одному адресу. Но спецификация IPMI командой Master Write-Read вводит нечто большее: удобная для сенсоров пара операций «запись-чтение» напоминает полноценную транзакцию, причём IPMI оговаривает максимальные длины буферов (порядка 30 байт). Я также исхожу из того, что (а) BMC всегда является главным устройством на шине I²C и (б) BMC имеет встроенный механизм блокировок, т.е. он не попытается отобрать шину у самого себя посередине транзакции.

    Если исходить из того, что команда IPMI Master Write-Read (из двух операций) действительно является неделимой транзакцией, то BMC выполняет нечто большее, чем просто отображение I²C: он является транзакционной надстройкой над I²C, причём с хостовым или сетевым интерфейсом. Другими словами, получается что-то вроде примитивного 4-уровневого стека протоколов для работы с I²C-сенсорами через интерфейс IPMI, который я и рискнул нарисовать. Если уважаемому читателю не понравилась картина, представьте, что я художник, и вижу мир именно так, возражайте по существу, пожалуйста:)

    Кстати, шина SMBus, помимо дополнительных контактов, отличается от I²C именно пакетным режимом, и в ней определена операция Write/Read Block. Но это уже часть протокола самой шины SMBus, IPMI в этом случае сыграл бы роль простой операционной обёртки, а не транзакционной надстройки. Впрочем, максимальные длины блоков в спецификациях IPMI и SMBus настолько схожи, что я предполагаю между ними прямую связь, даже не погружаясь глубоко в тему.

    Безопасность


    BMC-контроллер, подключенный к вычислительной сети, является сервером и потенциально уязвим. Именно поэтому, например, следует усиливать меры безопасности на «локальной» консоли ОС, которая через виртуальный KVM де-факто экспонируется в сеть. Старые прошивки BMC-контроллеров Супер Мирон содержат неприятную уязвимость, поэтому эксплуатацию стоит начинать и с обновления прошивки BMC (помимо BIOS).

    Климат-контроль с обратной связью


    Некоторые производители доводят висящую, так сказать, в воздухе идею охлаждения с обратной связью прямо-таки до культа, изрядно припудренного маркетингом c завесой тайны:

    Культ Кобзаря
    Я имею в виду, конечно, Кобзарь Линк:
    In some ways, Corsair Link is one of our best kept secrets. It had a very rocky start, but continued and continuing development has turned it into an extremely useful combination of hardware and software. It allows you to connect several products within our ecosystem to a software-based control panel, but there's so much more to it than that.

    Наверное, это отличный способ увеличить средний чек, предложив потребителю комбинацию из дорогого блока питания, сенсоров, охлаждения и ёлочной гирлядны, заодно внушив причастность к великой тайне. Красиво, но эти яблочные подходы с превращением всего и вся в закрытую проприетарщину лично меня отталкивают.

    Предполагаю, что контроллер Corsair Link Commander Mini представляет собой устройство USB HID, использующее для связи с сенсорами шину SMBus, поверх которой для управления «фирменным» блоком питания используется PMBus, причём не самая новая. Любопытно было бы подключить блок питания напрямую к микроконтроллеру с поддержкой SMBus, найти адрес сканированием и прочитать однобайтный регистр 0x98 (PMBUS_REVISION). Если отзовётся разумным кодом, берём соотв. спецификацию PMBus с сайта и получаем увлекательный квест на тему управления блоками питания Кобзарь в собственной системе с обратной связью. Хотя вместо Кобзаря лично я предпочитаю блоки питания Чистяк, хоть они и не столь занимательны, зато (по моему опыту) с основной задачей справляются лучше.

    Возможно, лучше было бы открыть «экосистему» и нанять группу людей для поддержки community-проектов через социальные сети, со свободным обменом скриптами. У меня ощущение, что выросло бы количество чеков, т.е. продаж блоков питания. Но маркетологам, конечно, виднее.

    Тем временем, community не остаёт:

    Народные рецепты
    Пользователь Kevin Horton предложил для FreeNAS систему с обратной связью в виде скрипта на языке Perl. Эту идею затем развил другой пользователь. Всё базируется на встроенном функционале материнских плат Супер Мирон, имеющих двухзонный климат-контроль, предположительно, серии X10 или более новых. Обратная связь при желании собирается откуда угодно, включая термодатчики жёстких дисков через SMART. Обороты вентиляторов регулируются на уровне ШИМ, нехитрыми командами контроллеру. Без ёлочных гирлянд.

    Но у меня на старой однопроцессорной плате Супер Мирон X9 (socket 1155) это не работает: на моделях X9SCL/X9SCM у меня не получалось нельзя переключать режим работы климата с «лёгкого» на «полный» иначе как через BIOS с полной перезагрузкой системы (ссылка). Увы, IPMI тут бессилен...


    UPD:

    Альтернативы IPMI I²C — преобразователи интерфейсов


    А что, если замечательных разъёмов с I²C на системной плате совсем нет? Есть неплохие варианты USB-преобразователей I²C/SMBus, экспонирующие устройства как USB HID.

    Пользователь x893 указал мне на пару микросхем-адаптеров: CP2112 пр-ва Silicon Labs и MCP2221A пр-ва Microchip. Последняя имеет экспортные ограничения, снимаемые отказом от буквы «A» на конце и понижением скорости с 460кБит до 115кБит. Чтобы не возиться с пайкой и рассыпухой, можно заказать изделие CP2112EK примерно за $40, либо выбрать ADM00559 на базе MCP2221 в два раза дешевле. Уверен, есть и более простые/дешёвые варианты, но их качество и работоспособность под разными системами надо проверять.

    Помню, несколько лет назад я, разбирая USB стек в статье на хабре, уже рисовал перспективы USB HID как удобного способа работы с сенсорами и датчиками. Досталось мне тогда от резидентов клуба: дескать, не надо использовать HID, это вообще для клавиатуры, правильно использовать CDC, т.е. виртуальный COM-порт. Но абстракция USB HID нативно дробит сложное устройство на простые составляющие. Она позволяет в ряде случаев даже обходится без драйверов, пользуясь готовыми библиотеками, например для Python. И пока я отстаивал идею USB HID, Microchip уже выкладывала драйверы под Linux, с разницей в пару месяцев. Я тогда этого не знал, но рынок сам всё расставил по местам:)


    Выводы


    • Большинство серверных материнских плат используют для вспомогательных функций шину I²C, экспонируемую через интерфейс IPMI.
    • На рынке «для ардуино» доступен целый ассортимент I²C-устройств (датчиков, реле, GPIO), для работы с которыми микроконтроллер как таковой необязателен.
    • Практически доказано, что серверные материнские платы известной марки позволяют использовать I²C-совместимые устройства напрямую, через IPMI.
    • BMC-контроллер, выполняющий функции IPMI, реализует транзакционную надстройку над I²C с помощью высокоуровневой команды Master Write-Read, весьма практичную при работе с сенсорами.
    • Если требуется обработка прерываний от внешних устройств или работа по жёсткому протоколу реального времени, следует всё-таки потратить время и силы на разработку прошивки микроконтроллера.
    • Большинство управляемых блоков питания используют ту или иную спецификацию шины PMBus, являющуюся открытой надстройкой над I²C/SMBus.

    Ссылки
    Intelligent Platform Management Interface Specification v2.0
    www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/product-briefs/second-gen-interface-spec-v2.pdf

    IPMItool
    sourceforge.net/projects/ipmitool

    I²C Bus (документация по версии telos)
    www.i2c-bus.org

    System Management Bus (SMBus) description
    www.smbus.org/specs/smbdef.htm

    PMBus, Power Management Bus
    pmbus.org

    FreeNAS, Enterprise-Grade Features, Open Source, BSD Licensed
    www.freenas.org

    SGPIO, Serial General Purpose Input/Output
    www.wikipedia.org/wiki/SGPIO

    SuperMicro FAQ ID 9242, Monitoring of PSU using IPMITool
    www.supermicro.com/support/faqs/faq.cfm?faq=9492

    LM25056, System Power Measurement IC with PMBus
    www.ti.com/product/LM25056

    PCF8574A, Remote 8-Bit I/O Expander for I2C-Bus
    www.ti.com/product/PCF8574A

    TCA9548A, Low-Voltage 8-Channel I2C Switch With Reset
    www.ti.com/product/TCA9548A

    BMP180, Barometric Pressure Sensor
    www.bosch-sensortec.com/bst/products/all_products/bmp180

    Частный блог, BMP180 Barometric Pressure Sensor
    41j.com/blog/2015/01/bmp180-barometric-pressure-sensor

    Форум Тринити, примеры работы с блоками питания на мат. платах SuperMicro (серии X8)
    3nity.ru/viewtopic.php?p=135736#p135736

    Форум FreeNAS, Script to control fan speed in response to hard drive temperatures
    forums.freenas.org/index.php?threads/script-to-control-fan-speed-in-response-to-hard-drive-temperatures.41294

    Computer Cheese, IPMI Messaging Support commands,
    computercheese.blogspot.com/2013/05/ipmi-messaging-support-commands.html

    Corsair Link
    www.corsair.com/en/support/faqs/corsair-link

    EEVblog Electronics Community Forum
    www.eevblog.com/forum/chat/corsair-link
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 36

      0
      Можно I2C дисплей подключить для вывода чего-нибудь нужного.
        0
        Ирония: можно i2c дисплей подключить к i2c в разъёме vga/DVI без костылей, велосипедов, регистрации и СМС.
          +1
          подключить к нему ещё чего-нибудь: например, датчики температуры, давления, влажности, ЖК-экранчики
          Я считаю, что для серверных моддеров LCD-дисплейчик может быть приятой мелочью.
          Если без иронии, то на промышленных системах на экранчик выводятся диагностические сообщения, полноразмерный монитор цеплять крайне неудобно.

          Впрочем, Вы в курсе наверняка, это я так, для гостей клуба, кто редко заходит в серверные залы:)
            0
            Ирония в том, что видеоустройство подключается к видеопорту, но общаются по интерфейсу не имеющему отношение к видеопотоку.
        +1
        А после обнаружения во FreeNAS признаков виртуализации автор затолкал туда же и Windows-машину

        Без обид, но отделите мух от котлет. Proxmox (подставьте свою версию «взрослой» виртуалки) без проблем решит вопрос виртуализации. А поверх можно поставить и FreeNAS, и 1с-ку, и все что душе угодно (у меня особо цинично было воткнуто 10 ключей от ЕГАИСа без windows).
        Из-за драйверов ККМ, конечно.

        Простите, а зачем ККМ в сервере? Разве не на кассе должен быть?
          0
          специально для Вас, уважаемый читатель, абзац только что ушёл в спойлер;)
          хоть там и есть слова «отдельная история» со ссылкой на неопубликованную статью, но мне не жалко

          Продолжим оффтоп. Я последовательный адепт FreeNAS из-за реализации ZFS под FreeBSD, но оглядеться никогда не мешает. За Proxmox спасибо. Честно говоря, увидев у него загрузку с USB-флэшек в виде зеркала ZFS, я уже обрадовался, но потом вспомнил, что это Linux, а не FreeBSD, и сразу остыл. Вы с одинарной флэшки загружаетесь? Просто я с двойной, так сон крепче. А издевательству над ZFS хочу уделить внимание в той статье, которая ещё не вышла. Только это ни в коем случае не наезд на Linuх, просто его ZFS считаю сырым. И справедливости ради: виртуализация во FreeNAS — это сущий адъ:)

          Простите, а зачем ККМ в сервере? Разве не на кассе должен быть?

          Хотел ККМ к 1С прицепить, но пока руки не дошли.
          Я вообще не в этой теме, но, в крайнем случае, будет два туннеля© :))
            0
            Статья классная, хоть я и не сторонник столь «плотных» комбайнов.
            специально для Вас

            Спасибо, не стоило :)
            Вы с одинарной флэшки загружаетесь?

            Я играю в чуть более дорогой лиге. У меня 2 SATA в аппаратном RAID-е. Сами виртуалки на GlusterFS, на тех же серверах что и ProxmoxVE, но на другом RAID-е. Секса по началу с этой схемой тоже не мало было.
            виртуализация во FreeNAS — это сущий адъ:)

            Ну на УАЗе 120 по трассе тоже страшно, это не значит что машина плохая, это значит что просто не ее стихия.
            Хотел ККМ к 1С прицепить, но пока руки не дошли.

            Вы про этот ККМ? Если да, то зачем он на сервере? У Вас же не сервер чеки печатает, а оператор (кассир). Поставьте ККМ на его комп и толстого клиента (он заслужил :) ). А вот стоит ли желтую программу ставить на linux, это большой вопрос ибо с производительностью там все НЕ ОЧЕНЬ интересно (в смысле *опа), несмотря на то что используется собственная (1С-а) сборка PostgreSQL. Зато на сэкономленные деньги можно прибавить пару планок оперативы. Короче говоря сложный выбор.
              0
              У меня 2 SATA в аппаратном RAID-е...

              Вопрос в том, с какой скоростью Вы узнаете об отказе первого диска в загрузочном массиве? Я не имею в виду теоретически достижимую, а реально действующую в данный момент.
              Сами виртуалки на GlusterFS… на другом RAID-е
              Да, второй RAID — это более дорогая лига, но с моими объёмами и этого будет мало. Для FreeNAS аппаратный RAID не подходит совершенно, т.е. понадобился бы (1) загрузочный массив, (2) массив с VM и (3) JBOD для ZFS. Даже если объединить (1) и (2), громоздко. У меня это просто на одном копеечном контроллере с JBOD.

              Насколько GlusterFS стабильна? С какой скоростью реконструируется, например, зеркало 4Тб, если диск пропал не навсегда, а на несколько часов? Если ничего не путаю, какие вообще преимущества у GlusterFS перед классическими файловыми системами *при использовании на одном хосте* в Вашем случае? Я интересуюсь, потому что считаю обязанным рассматривать альтернативы в возможной публикации.

              спасибо
                0
                Вопрос в том, с какой скоростью Вы узнаете об отказе первого диска в загрузочном массиве?

                Ну либо при перезагрузке, либо smartctl в помощь. В конце концов аптайм длится месяцами.
                У меня это просто на одном копеечном контроллере с JBOD.

                Ну на это у меня не может быть аргументов.
                Насколько GlusterFS стабильна?

                Не ломалась (если не считать «учений»).
                С какой скоростью реконструируется, например, зеркало 4Тб, если диск пропал не навсегда, а на несколько часов?

                Сложный вопрос, не так много крутится. Надо будет на тестовом попробовать.
                *при использовании на одном хосте*

                GlusterFS это вообще не про один хост! Преимуществ ровно 0. Ну и смысл как бы в отказоустойчивости без поднятия из бэкапа в случае смерти ноды proxmox-кластера.
                  0
                  Вопрос в том, с какой скоростью Вы узнаете об отказе первого диска в загрузочном массиве?
                  Ну либо при перезагрузке, либо smartctl в помощь.

                  Вы уж простите, что я докопался на эту тему, но как smartctl работает с аппаратным RAID? Мне почему-то казалось, что нужны проприетарные утилиты, может, и не для всех чипсетов.
                  Если у Вас работает smartctl (или ну хоть что-нибудь, но без перезагрузки), поделитесь, пожалуйста спецификацией, я возьму на заметку. Или это просто fakeRAID?

                  В конце концов аптайм длится месяцами.

                  Я где-то читал статью про отказы массивов, где была статистика на тему незамеченных (незаменённых вовремя) дисков. На объектах бываю редко, вручную на системы почти никогда не заглядываю, поэтому мне нужно, чтоб в случае чего сразу сообщение на смартфон:)

                  *при использовании на одном хосте*

                  GlusterFS это вообще не про один хост! Преимуществ ровно 0. Ну и смысл как бы в отказоустойчивости без поднятия из бэкапа в случае смерти ноды proxmox-кластера.

                  Так я потому и выделил фразу, что воспринимаю GlusterFS как некую среду для многоузловых (в т.ч. гиперконвергентных) систем более серъёзного уровня, чем одиночный «офисный» комбайн с 1С, где GlusterFS просто не раскрывается. Подтвердили, спасибо. Но я тогда не понимаю, зачем он тогда Вам, просто на перспективу? Не похоже, чтобы у Вас трудилась многоузловая ферма:)
                    +1
                    Если у Вас работает smartctl

                    Тыц
                    Ну а если честно, то мониторинг на smart не был прикручен (сейчас может и исправили). Всегда есть еще нода, которая потерпит пока поднимается первая.
                    Не похоже, чтобы у Вас трудилась многоузловая ферма:)

                    Сейчас да (сменил работу). 2 года назад поднимал эту схему на 2-х серверах (хотя изначально говорили про 3) для нового торгового центра. Сервера распиханы в разные концы торговика (на случай пожара/потопа/идиотов/...). На момент установки админа в этом городе у нас вообще не было и собеседования не вдохновляли на результат, поэтому нужна была схема с ОЧЕНЬ медленной реакцией ТП (порядка суток, без смерти сервисов).
                      0
                      Сообщение может не прийти по множеству причин, поэтому регламентные работы должны быть запланированы и выполняться. Например, хотябы раз в месяц убеждаться что всё в порядке, никаких негативных тенденций нет и система оповещения работает, бэкапы делаются и делаются без ошибок(однажды потеряли данные за последние 7 дней из-за маленького нечитаемого участка плёнки) а бесперебойник в исправном состоянии.
            0
            > Долян
            дааа, Долян 310 — огонь))))
            Спасибо за статью, надо поковырять свой старый «Иван Брал Марью Х систем 3200 M2». А то на новом месте жительства ему как раз не хватает внутрикорпусного датчика влажности…
              +1
              Очень трудно было читать начало статьи… какое-то хаотичное построение фраз.
              Дальше, где уже пошли технические подробности — там нормально ))
                0
                спасибо за комментарий, до какого момента примерно длится хаос?
                я просто пишу в разных состояниях сознания, а потом глаз замыливается
                0
                В главе
                Визуальный осмотр
                категорически не хватает карты Дальнего востока
                  0
                  Не сочтите за выпендрёж, но я этот параграф готовил на борту авиалайнера. Там даже был Интернет, но он по воздушному тарифу, поэтому пришлось задействовать развлекательный терминал. Это тот, который с бронебойный сенсорным экраном на спинке кресла впереди, и когда пытаешься продавить сенсор, то палец чувствует сидящий впереди пассажир. К счастью, нашлось и приложение с глобусом, хоть он и проворачивался со скоростью примерно два оборота в минуту, полминуты от Атлантики до Дальнего Востока. Но это гораздо лучше, чем по пачке Беломора :)))

                  http://maps.yandex.ru
                  http://maps.google.com
                  0
                  Иван Брал Марью

                  А можно перевод брендов для неместных? Только НР угадывается (и Делл вроде бы).
                    0
                    Позвольте, ну а как же Иван Брал Марью? И если угадали Делл: Долян, Ильтан — никакой ассоциативной связи? Про Супер Мирон даже не говорю.
                      0
                      ОК, Ильтан — Интел?
                      Супер Мирон — неужели Sun?
                        0
                        Хорошо, Супермирон — так лучше? :))
                          0
                          Гугль помог, но все равно первый раз слышу. В нашей деревне таких еще не было.
                            0
                            Материнские платы Супермирон весьма распространены в государственных учреждениях стран бывшего СССР, например, внутри всячески сертифицированных серверов (не буду указывать, каких конкретно). Так что даже в Ваших краях их может быть гораздо больше, чем кажется:)
                    0
                    Мне проще было взять CP2112 (просто потому, что присылают бесплатно — хотя есть других 100500) и через USB общаться с I2C.
                      0
                      спасибо, а почему присылают бесплатно? и что там с софтом под Linux, FreeBSD?
                      может, он даже стандартными утилитами через /dev/uhid управляется?
                        0
                        Присылают образцы бесплатно — потому что широкой души люди.
                        С хоста как HID, под Linux наверняка есть. Я под Windows из C# читаю/пишу.
                        Библиотека у них есть на сайте и примеры.
                        Такие же есть MCP2221A
                          0
                          давайте сверимся на всякий случай:
                          CP2112 — это готовый адаптер пр-ва Silicon Labs
                          MCP2221A — это микросхема пр-ва Microchip
                          всё верно?
                            0
                            частично верно — обе микросхемы. Но обе дают бесплатно по 3 штуки. Но CP2112 приходит в Россию, а MCP2221A не приходит.
                              0
                              Спасибо, Вы навели меня на изделие ADM00559, для работы с сенсорами 100кБит обычно достаточно, можно обойтись и без запрещённых «A». Родные библиотеки-драйверы под Linux есть, это хорошо дополняет HID. Попробую, наверное.

                              Поправьте, но к CP2112 требуются уже навыки пайки QFN, фен на 400°C, плата, разъём, рассыпуха и прочее…
                                +1
                                Если самому делать, то паяльник точно нужен. С феном удобнее кконечно, но можно и без него. Можно на взять макетку под QFN и на ней сделать.
                                Я таких сделал себе.
                                image
                      0
                      Есть неиспользуемый ПАК Континент. И вентиляторы в нем отличные! Классный контроллер влажности для гаража получится! :)
                        0
                        да, только шумный очень:)
                        0
                        А есть распиновка 4-х пинового разъема Кобзаря?
                          0
                          вижу, заинтриговал :) увы, у меня распиновки нет, а эти паразиты только через техподдержку информацию дают, да так, чтобы никто не догадался

                          как я понял, главное — понять, где VCC и GND, чтобы не испортить железку.
                          Земля «цифровая», он должна, по идее, быть в контакте с остальными «землями» на блоке (+5В и +12В).
                          Попробуйте прозвонить мультиметром выключенный блок питания.

                          С VCC сложнее. С блоком случайно не шла коробочка такая с USB, заменяющая их Commander Mini?
                          Если шла, подключите её к USB, включите машину и найдите, на какой пин выдаётся питание, и какое именно — +3.3В или +5В? Это можно сделать прямо с помощью проводка, который они должны давать в комплекте. Если найти GND и VCC, шансов что-то спалить гораздо меньше.

                          Если ничего нет, я рискну предположить что GND будет с одного краю, а VCC — с другого. Но если это окажется не так, заранее приношу извинения за испорченный блок питания и материнскую плату:))

                          Две оставшихся линии можно попробовать так и эдак, две комбинации всего. Я не думаю, что перепутанные SDA и SCL могут что-либо повредить, но ручаться тоже не могу, уж простите. Далее — скан по шине, надо найти адрес блока, считывая по одному байту со всех адресов подряд (кроме зарезервированных). В одном положении SDA/SCL блок должен отозваться, в другом — нет:)

                          Но это теория.

                          Я даже нашёл фотки Commander Mini без корпуса. Ряд из четырёх разъёмов PMBus на большинстве фотографий видно справа, но разобрать, что там, сложно.

                          Если найдёте, поделитесь, я добавлю врезку.
                            0
                            Все руки не доходили разобраться и подключить, но раз тема появилась, попробую в пятницу. Все необходимое есть, включая SMBus-to-USB адаптер, который шел в комплекте к AX1200i, логический пробник, и какая-то платка, которой можно поснифать I2C пакетики.
                              0
                              Супер, при наличии родного конвертера интерфейсов распиновка должна стать лёгкой прогулкой, а перехватчик I2C должен однозначно выдать адрес устройства. Остальное (я уверен) описано в спецификации PMBus. Обратите внимание на запись 0x98 по адресу устройства и его ответ, это (теоретически) должно быть где-то сначала.
                              Предлагаю пока уйти в личку и вернуться к аудитории уже с результатами (если будут). А если будет желание, сможете сами и опубликовать, но я предлагаю сделать у себя цветную иллюстрированную врезку. С указанием автора, само собой: публика должна знать своих героев:)

                        Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                        Самое читаемое