BMC & IPMI

BMC (Baseboard Management Controller)란

BMC는 서버나 일반 컴퓨터에 장착되어 시스템 관리 소프트웨어와 하드웨어 플랫폼 사이에서 시스템 관리를 위한 인터페이스를 제공하고 이는 IPMI 기반 아키텍처 상에서 동작하게 되어 있는 컨트롤러를 말한다.

하드웨어를 이용한 시스템 관리에 있어서 중요한 BMC는 IPMI 아키텍처 기반의 서버나 일반 컴퓨터의 마더보드에 장착되어 관리를 비롯한 특수 목적을 수행하는데 쓰여진다.

 

원래 BMC는 SMC (Server Management Controller)로서 서버 하드웨어 관리를 위하여 만들어졌으나 1998년 인텔이 IPMI를 업계 표준으로 제시하고 난 이후부터 많은 업체들이 관심을 가지고 제작하게 되었다.

 

BMC는 센서를 이용하여 컴퓨터 혹은 서버의 하드웨어 장치 및 컴퓨터 자체의 물리적인 상태를 모니터링하고 독립적인 연결을 통하여 시스템 관리자와 연결된다.

 

컴퓨터 시스템에 장착된 서로 다른 종류의 센서들은 BMC를 통해 온도, 팬속도, OS 상태 등을 알려주게 되고 이는 다시 네트워크 혹은 시스템 인터페이스를 통하여 경보 방식으로 시스템 관리자에게 알려지게 된다.

 

이렇게 시스템 관리자에게 알려지면 관리자는 원격 접속을 통하여 적당한 관리 행동을 취하게 되며 필요에 따라서는 파워 사이클 혹은 재부팅 과정을 통해 복구하게 되고 이러한 방법을 통하여 하나의 시스템 관리 단말에서 시스템 관리자는 동시에 여러 노드에 원격 접속을 통하여 효과적으로 시스템을 관리할 수 있게 된다.

 

BMC는 IPMI 프로토콜을 이용하여 원격 클라이언트에 있는 BMU (BMC Management Utility)를 통하여 통신하며, 일반적으로 BMU는 CLI애플리케이션을 많이 이용하고 있으나 요즘은 웹 기반의 애플리케이션 형태가 주류를 이루고 있다.

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BMC 역할

BMC의 역할은 기본적으로 IPMI 1.5 혹은 IPMI 2.0 기준을 따르며, 모든 기능을 설명하는 것이 아니라 기본적인 기능만을 소개하며 일반적인 BMC라 한다면 다음과 같은 기능을 지원하는 것이 보편적이다.

 

 

센서 모니터링 기능 

기본적으로 온도, 전원 전압, 팬 속도와 같은 센서가 장착되어 BMC와 연결된 경우에 기능을 제공

 

 

시스템 이벤트 로그 (System Event Log : SEL) 기능 

BMC의 센서들의 임계값 제안에 위반되는 경우나 시스템 전원 ON/OFF 요청 등의 이벤트 메시지 내용과 장치 이름, 로그 시간 등을 NVRAM에 저장한다.

 

 

센서 데이터 저장 (Sensor Data Repository : SDR) 기능

시스템에 장착되어 있는 모든 장치들에 관한 데이터 정보를 NVRAM에 저장한다.

 

 

FRU (Field Replace Unit) 기능

보통 외부로 연결된 NVRAM 형태이며 여기에는 제품 시리얼 번호, 부품 번호, 모델명 등이 포함되어 있다.

 

 

IPMB (Intelligent Platform Management Bus)와 ICMB (Intelligent Chassis Management Bus) 기능

IPMB는 샤시(Chassis) 내에 이벤트 전달, 모니터링, 제어 및 관리의 확장을 위한 표준화된 버스 및 프로토콜을 제공 (기본적으로 I2C가 제공됨)

 

ICMB는 여러 대 호스트 연결 및 병렬 샤시 연결로 확장할 경우 사용되고 64개의 샤시까지 확장될 수 있다.

 

 

SoL (Serial Over Lan) 기능

네트워크를 통한 시리얼 포트의 리디렉션 기능을 제공하여 OS 부팅 이전 화면을 볼 수 있고 BIOS Setup을 수행할 수 있다.

 

 

센서 및 전원 제어 기능

각 센서 임계치를 설정할 수 있고, 전원을 제어할 수 있다.

 

<BMC와 주변 모듈의 인터페이스 블록 다이어그램>

                                           

SoL의 경우, IPMI 1.5 버전부터 지원하기 시작했고 BMC의 보안 문제를 해결하기 위하여 RMCP 도입, 시리얼 포트 공유, 부트 옵션 변경, PEF 지원 그리고 그 밖에 추가된 기능을 제공하고 있다.

 

BMC는 위의 기능 지원 이외에 사용자 영역의 인터페이스를 위하여 Web 혹은 CLI를 제공하는 것이 보편화 되어 있다.

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BMC를 이용한 관리 구조

BMC는 일반적으로 마더보드에 장착되어 있고 스탠바이 전원 (대기전력)을 사용하여 시스템이 꺼져 있을 때에도 동작이 될 수 있도록 설계되어 있다.

 

또한, 네트워크는 별도의 관리 포트를 이용하거나 혹은 일반 이더넷 포트를 공유하도록 설계되어 있으며 일반적으로 BMC 내부에 외부와 접속할 수 있는 사용자 영역의 인터페이스를 제공하기 때문에 시스템 자체에 관리자 (Agent) 형태의 프로그램이 필요가 없고 BMC 자체 만으로도 시스템을 관리할 수 있다.

 

[참고] 관리 포트

 

일반적으로 BMC 포트라 부르며, IPMI 접근을 위한 전용 Dedicated 포트이다.
(IPMI를 다른 NIC 포트에 Shared로 구성해서 사용할 수도 있다)

 

BMC 포트는 오직 IPMI 제어용으로만 사용가능하며 OS상에서는 NIC으로 인식조차 되지 않는다.

 

BMC를 이용한 시스템 관리 구조는 아래의 그림과 같으며, 로컬 노드를 관리하기 위해서는 IPMI 드라이버와 그리고 IPMI를 지원하는 응용 프로그램만 있으면 되고 원격 노드 관리를 위해서는 IPMI 드라이버와 BMC를 위한 랜 접근 혹은 SoL 설정이 필요하고 또한 응용 프로그램이 필요하다.

 

 

 

 

일반적으로 BMC를 이용한 구조는 위의 그림처럼 4가지 구조로 나뉠 수 있으며 In-band 방식, Out-of-band 방식 그리고 Proxy 서버의 이용 여부에 따라 달라지게 된다.

 

기본적으로 BMC는 별도의 네트워크 포트를 통해 Out-of-band 방식을 지원하기 때문에 외부에서 랜을 통한 접근이 가능하고 이를 통하여 통신하게 된다.

 

👉 (a), (c)는 In-band 방식 / (b), (d)는 Out-of-band 방식

 

👉 In-band 방식의 경우, 일반적인 OS상의 I/O 인터페이스를 이용하여 IPMI 인터페이스를 수행

👉 Out-of-band 방식의 경우, 고정된 네트워크 포트 (일반적으로 관리 포트라 부름)를 이용하여 수행

 

[참고] In-Band / Out-of-Band

 

네트워크 장비에서 물리적 링크를 통해 흐르는 트래픽은 사용자 데이터 및 관리 차원의 컨트롤 데이터로 나누어지게 된다.

 

In-band : 사용자 데이터와 관리 트래픽이 같은 채널을 통해 전송

 

Out-of-band : 사용자 데이터와 관리 트래픽이 다른 채널을 통해 전송

 

보는 관점에 따라, Out-of-band 채널은 물리적으로 다른 링크가 될 수 있고, 같은 링크의 가상의 인터페이스가 될 수도 있다

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BMC 종류

BMC의 종류는 칩 형태의 제품, 카드 형태의 제품으로 나뉘어 질 수 있다.

 

칩 형태의 제품의 경우, 대표적인 제품으로는 Renesas, Winbond 사의 제품들이며 카드 형태의 제품의 경우, 일반적으로 많이 사용되는 Dell, HP, IBM, SUN 등에 자사 제품으로 시스템 마더보드에 BMC를 온보드 시키거나 Daughter 카드 형태 혹은 Mezzanine 카드 형태로 장착시키는 것이 일반적이다.

 

(표준화된 구조를 지원하기에 이기종 서버에서도 사용가능 하도록 지원하고 있다)

 

대표적인 브랜드는 아래와 같다.

 

① IBM RSA (Remote Supervisor Adapter – RSAI, II and RSA SlimLine)

 

② HP iLO (integrated LightsOut – embedded version of HP RiLOe Remote Insight Lights Out Edition)

 

③ Sun ALOM (Advanced Lights Out Manager an updated version of Remote System Controller)

 

④ Dell DRAC (Dell Remote Access Controller I, II, III, IV, V)

 

⑤ Fujitsu Integrated Remote Management Controller (iRMC)

 

현재 모든 서버에서는 BMC가 탑재되어 있는 것이 보편적이고 심지어 일반 PC에서도 장착되어 있는 것을 볼 수 있다.

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IPMI (Intelligent Platform Management Interface)

지능형 플랫폼 관리 인터페이스 (IPMI : Intelligent Platform Management Interface)는 시스템 하드웨어와 센서의 모니터링, 시스템 구성 요소 제어, 중요 시스템의 이벤트, 시스템의 원격 관리 및 복구를 위해 공통적이고 안전한 인터페이스를 규정하는 임베디드 관리 규격이다.

서버의 관리 효율성을 높이기 위해 만들어진 서버 관리 표준 인터페이스로 원격지나 로컬 서버의 상태 파악 및 제어가 가능한 기능이다.

 

일반적으로 IPMI와 연관된 하드웨어를 [위에서 설명한] BMC (BaseBoard Management Controller)라고 부른다.

 

 

위처럼 IPMI 기능을 사용하지 않는 서버의 경우, 장애가 발생하면 아래와 같은 절차를 통해 복구하게 된다.

 

👉  IDC 방문 또는 작업 의뢰 → 담당자 접수 → 담당자 서버룸 입실 → 서버에 콘솔 연결 → 작업 시작

 

IPMI 기능을 지원하는 서버라면 위의 복잡한 절차를 거치게 될 필요 없이 원격으로 작업을 진행할 수 있다.

 

👉  IPMI 지원 서버 → IPMI 관리 페이지 접속 → 작업 시작

 

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IPMI 주요 기능

 

위에서 설명한 BMC의 역할과 중복되는 내용이지만 서버 관리 측면에서 어떠한 점이 유용한 지에 대해 같이 적어보고자 한다.

 

 

서버의 전원 제어 기능

 

IPMI를 사용하는 주요 기능 중 하나로 서버에 대한 전례없는 제어 권한이 있는 중요한 기능으로 전원 ON / OFF, 재부팅과 같은 작업을 수행가능하여 장애 발생시 재부팅을 통한 복구 작업을 진행할 수 있다.

 

또한, IPMI는 대부분의 운영 체제와 관련이 없으므로 운영 체제 충돌을 배제하고 이러한 작업을 수행할 수 있다.

 

하드웨어 모니터링 기능

 

IPMI를 사용하여 서버의 중요한 하드웨어를 모두 모니터링 할 수 있으며 팬 속도, CPU 온도 및 상태, 서버 하드웨어의 모든 측면에 대한 전원 공급 상태를 원격으로 액세스 및 변경할 수 있다.

 

관리자가 설정한 임계값 위반시 알림 기능을 통해 관리자에게 전자 메일을 보낼 수도 있기에 굉장히 유용한 기능이다.

 

로깅 및 인벤토리

IPMI는 하드웨어 변경 및 다양한 이벤트와 관련된 로그를 유지 및 관리하고 하드웨어 인벤토리를 추적할 수 있다.

 

이러한 로그는 운영체제에서 완전히 분리되어 생성 및 유지관리 되기 때문에 운영 체제가 고장난 경우 해당 로그를 통해 문제를 해결하는데 도움이 될 수 있다.

 

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Reference

https://www.hanbiro.com/management/ipmi.html
https://www.itfind.or.kr/WZIN/jugidong/1375/file52073-137501.pdf
https://www.psychz.net/client/question/ko/what-is-ipmi.html

IPMI 란 무엇입니까? ...

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