Softwareentwicklung & Linux-Portierung für Smart PDU mit Open-Source-Lösungen
Projekt in Kürze:
Promwad entwickelte Software für eine intelligente Stromverteilungseinheit (PDU) für Rechenzentren, basierend auf einem Microchip Cortex-A5 Mikroprozessor. Die Software umfasste das Linux-Betriebssystem und Anwendungen zur Verwaltung der Stromverteilung. Durch die Nutzung von Open-Source-Bibliotheken konnten wir die Entwicklungs- und Lizenzierungskosten senken, wodurch unser Kunde einen Wettbewerbsvorteil durch die reduzierten Kosten und erweiterten Funktionen des Endprodukts erhielt.
Kunde & Herausforderung
Ein führender Anbieter von Serverausrüstung für Rechenzentren plante, seine Produktlinie zu erweitern und ein neues Modell von PDU-Geräten für Serverräume auf den Markt zu bringen. Da dem Unternehmen die internen Ressourcen zur Entwicklung der Firmware fehlten, wandte das Unternehmen sich an Promwad, um unser Fachwissen über eingebettete Systeme und Linux-basierten Lösungen zu nutzen.
Lösung
Unsere Aufgabe war es, die Firmware für eine Stromverteilungseinheit (PDU) zu entwickeln, die für das Remote-Management und die Überwachung von Serverraum-Geräten ausgelegt ist. Das PDU-Gerät sollte die Stromverteilung steuern, den Verbrauch messen und Ereignisse bei anderen angeschlossenen Geräten verwalten.
Das Projekt bestand aus zwei Phasen:
- Portierung des Linux-Betriebssystems auf die Hardware;
- Entwicklung von Anwendungen zur Verwaltung der PDU.
Zu diesem Zweck stellten wir ein Team von Softwareentwicklern zusammen, die sich auf C/C++ und Linux spezialisierten, geführt von einem technischen Leiter. Das Team arbeitete auf Festpreisbasis und führte das Projekt im Kaskadenmodus durch.
1. Hardwarebeschreibung
Die Stromverteilungseinheit (PDU) basierte auf einem Microchip Cortex-A5 Mikroprozessor und war mit LAN-, Seriellen- und LCD-Schnittstellen ausgestattet. Die PDUs konnten in verschiedenen Master-Slave-Modi betrieben und in Ketten zusammengestellt werden.
Die PDU enthielt viele Submodule, die jeweils mit ihrer eigenen Logik arbeiteten. Diese Submodule und die PDU verwalteten die gesamte Logik der Stromverteilung, erleichterten die Umschaltung der Stromleitung und schützten die Stromverbraucher.
Diese modulare Struktur und die komplexen Verbindungen beeinflussten die Firmware-Entwicklung, doch wir konnten die gesamte Logik erfolgreich implementieren.
2. Softwareentwicklung
In der ersten Entwicklungsphase konzentrierte sich das Team auf die Portierung des Linux-Betriebssystems zur Steuerung der PDU und die Portierung des OS auf den Microchip Cortex-A5 Mikroprozessor mithilfe der Isar-Datenbank.
Die zweite Phase war die Anwendungsentwicklung. Für die Entwicklung von Anwendungen für die PDU nutzten die Ingenieure von Promwad C++ (Standard 17), CMake-Tools, Isar und Open-Source-Bibliotheken:
- Google Protocol Buffer für die Organisation der Interprozesskommunikation zwischen Software- und Hardwarekomponenten;
- Bibliotheken zur Arbeit mit JSON-Datenstrukturen;
- LDAP, RADIUS und SSL-Bibliotheken für die Benutzerautorisierung in verschiedenen Modi;
- SWUpdate zur Verwaltung von System- und Anwendungsupdates;
- SQL-basierte Datenbank-Engine;
- Net-SNMP (Simple Network Management Protocol) zur Geräteverwaltung.
Während der Anwendungsentwicklung führten die Ingenieure Lasttests mit vollständiger Datenfluss-Simulation durch.
Die entwickelten Anwendungen erfüllen folgende Funktionen:
- Verwaltung von Geräteparametern und -konfigurationen;
- Planung von Aktionen und Verarbeitung von Ereignisregeln;
- Abfrage, Aggregation und Verarbeitung der gemessenen Daten;
- Benutzer- und Rollenverwaltung über verschiedene Sicherheits- und Autorisierungsprotokolle;
- Software-Updates für alle Komponenten.
Alle Anwendungen und Geräte kommunizieren über das IPC-Protokoll (Inter-Process Communication), das auf Google Protocol Buffers basiert.
Unser Team stieß während des Projekts auf einige Herausforderungen, fand jedoch erfolgreiche Lösungen:
Teilweise fehlende Hardware
Zum Zeitpunkt der Firmware-Entwicklung war die Hardware des Kunden noch nicht fertig. Um das Projekt nicht zu unterbrechen und die Algorithmen und Eigenschaften der zukünftigen Hardware zu verstehen, entwickelten wir eine Emulation der erwarteten Daten auf Basis der Kundenspezifikationen.
Instabile Leistungsdaten des Geräts
Leistungsdaten wurden benötigt, um festzustellen, ob das Gerät die Anforderungen an Reaktionszeiten und Lasten erfüllte.
Daher entwickelte das Team regelmäßig Lasttest-Anwendungen und bewertete verschiedene Implementierungen von Algorithmen. Beispielsweise mussten wir sicherstellen, dass die PDU Daten von anderen angeschlossenen Geräten in weniger als einer Sekunde sammeln und verarbeiten konnte.
Geschäftswert
Mehr über unsere Leistungen im Energiemanagement
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