OpenBMC 中 Sensor (傳感器) 的定義與建立方式

深入解析 OpenBMC 傳感器的功能特性與設置方法

主要收获

全面了解傳感器在 OpenBMC 中的核心定義與必備功能，包括數據讀取、D-Bus 映射及警報管理等。
掌握多種建立傳感器的方法，如 phosphor-hwmon 方式、dbus-sensors 方式及通過 Entity Manager 配置等。
了解傳感器命名規則與兼容性要求，確保在 OpenBMC 系統中的正確整合與運行。

OpenBMC 中 Sensor 的定義

在 OpenBMC 中，「Sensor」（傳感器）被定義為能夠監控和提供物理硬件數據的元件，例如溫度、電壓、風扇轉速等。這些傳感器不僅負責收集實時數據，還需通過特定介面與系統進行交互，以實現全面的硬件監控與管理。

傳感器的必要功能與服務

數據讀取（Data Reading）：
- 傳感器必須能夠從硬件設備或模擬源中獲取實時數據，如溫度、電壓、電流等。
- 除了直接讀取物理數據外，傳感器還可提供通過算法計算得出的衍生數據，如虛擬傳感器。
D-Bus 映射（D-Bus Representation）：
- 每個傳感器在 OpenBMC 中都會映射到一個獨立的 D-Bus 對象，通過標準的 D-Bus 接口來提供數據。
- 當傳感器數值發生變化時，會通過 PropertiesChanged 信號通知系統其他部分，實現數據的實時更新與反饋。
閾值與警報管理（Threshold and Alarm Management）：
- 傳感器能夠設置警告（Warning）和臨界（Critical）閾值，根據這些閾值來監控數據是否超出正常範圍。
- 當數據超出設置的閾值時，系統會自動觸發相應的警報或事件，確保及時採取措施以維護系統穩定性。
錯誤處理與運行狀態（Error Handling & Operational Status）：
- 傳感器需能夠標記自身的運行狀態，如是否運行正常或出現故障。
- 在傳感器發生故障時，應觸發相關警報或執行預定的應急操作，以保障系統的整體穩定性。
兼容性（Compatibility）：
- 傳感器需支持 Linux 的 HWMon（硬件監控）格式，或基於自定義驅動程序來提供支持。
- 確保傳感器能夠與現有的硬件設備和驅動程序無縫集成，實現數據的高效傳輸與處理。
虛擬化支持（Virtualization Support）：
- 傳感器不僅限於物理實體，還可以生成基於現有數據的虛擬傳感器，如根據溫度和風扇轉速計算冷卻效率。
- 這種能力擴展了傳感器的應用範圍，提供更豐富的數據分析與管理功能。

傳感器的命名規則

在 OpenBMC 中，所有傳感器的 D-Bus 路徑必須遵循特定的格式，以確保系統的統一性和可管理性。命名格式如下：


/xyz/openbmc_project/sensors/<type>/<label>

<type>：表示傳感器的類型，如 temperature（溫度）、fan_tach（風扇轉速）、voltage（電壓）等。
<label>：由使用者自定義，用於識別具體的傳感器，如 ambient、cpu0 等。

OpenBMC 中 Sensor 的建立方式

根據傳感器的核心定義與功能，OpenBMC 提供了多種建立傳感器的方法。這些方法根據數據來源、配置方式以及使用場景的不同，可以分為以下幾類：

1. phosphor-hwmon 方式

phosphor-hwmon 是 OpenBMC 中用於管理和配置傳感器的主要工具和框架。它通過 Linux 的 HWMon 子系統與硬件驅動程序交互，實現數據的自動收集與 D-Bus 映射。

數據來源：直接從硬件監控子系統讀取實時數據，如溫度、風扇轉速等。
配置方式：通過 YAML 文件定義傳感器的屬性，包括類型、標籤、閾值等，並由 phosphor-hwmon 自動生成相應的 D-Bus 對象。
應用場景：適用於已經有 HWMon 驅動支持的硬件設備，實現即插即用的傳感器配置。

2. dbus-sensors 方式

dbus-sensors 提供了一套靈活的應用程序集合，允許開發者通過 D-Bus 接口直接創建和管理傳感器。這種方式支持多種數據來源，包括 sysfs、IPMI 以及自定義數據源。

數據來源：可以從硬件監控系統、模擬源或通過自定義驅動獲取數據。
配置方式：使用 YAML 文件定義傳感器的屬性和行為，並通過 dbus-sensors 工具套件將其映射到 D-Bus。
應用場景：適用於需要靈活配置和管理的傳感器，尤其是那些需要從多種數據源獲取信息的場景。

3. 通過 Entity Manager 配置

Entity Manager 是 OpenBMC 中用於管理硬件配置的核心服務。通過編寫 JSON 配置文件，開發者可以定義傳感器的類型、名稱、I2C 地址、閾值等屬性。

數據來源：主要通過 I2C 或其他通信接口與硬件設備交互，讀取傳感器數據。
配置方式：使用 JSON 文件詳細描述傳感器的各項屬性，並由 Entity Manager 解析後生成相應的 D-Bus 對象。
應用場景：適合於需要精細配置傳感器屬性的硬件環境，並且便於通過配置文件進行批量管理。

4. 通過 Machine Readable Workbook (MRW) 定義

Machine Readable Workbook (MRW) 是一種描述硬件配置的 XML 文件格式。OpenBMC 可以根據 MRW 文件自動創建相應的傳感器 D-Bus 對象。

數據來源：定義在 MRW 文件中的硬件配置，系統根據這些信息自動生成傳感器。
配置方式：通過 MRW 文件描述硬件設備和傳感器屬性，實現自動化配置和建立。
應用場景：適用於預先定義好硬件配置的系統環境，減少手動配置的工作量。

5. 通過 D-Bus 接口手動註冊

開發者可以通過 D-Bus 接口手動註冊新的傳感器，這種方式適用於需要動態創建傳感器的場景，例如在運行時檢測到新的硬件設備。

數據來源：任何能夠通過 D-Bus 接口提供數據的來源，包括新插入的硬件設備。
配置方式：通過 D-Bus 發送相應的信號和命令來手動添加和配置傳感器。
應用場景：動態環境中，硬件設備可能會隨時變動，需要靈活地添加或移除傳感器。

6. 通過自定義應用程序實現

開發者可以編寫自定義的應用程序來實現傳感器功能，這種方式適用於需要特殊處理或基於算法的傳感器數據計算。

數據來源：由自定義應用程序生成的數據，可能來自複雜的算法或外部數據源。
配置方式：每個自定義應用程序需實現相應的接口和邏輯，並通過 D-Bus 將數據暴露給系統。
應用場景：適用於需要特殊數據處理或非標準數據源的傳感器。

傳感器建立方式總覽

建立方式	特點	適用場景
phosphor-hwmon 方式	- 直接從 HWMon 子系統讀取數據 - 使用 YAML 文件進行配置 - 自動生成 D-Bus 對象	已支持 HWMon 驅動的硬件設備，實現即插即用的傳感器配置。
dbus-sensors 方式	- 支持多種數據來源 - 通過 YAML 文件定義傳感器 - 可以動態管理傳感器	需要靈活配置和管理的傳感器，尤其是多數據源場景。
Entity Manager 配置	- 通過 JSON 文件定義傳感器屬性 - 支持精細化配置 - 集中管理硬件配置	需要精細化或批量管理傳感器屬性的環境。
MRW 定義方式	- 使用 XML 格式的 MRW 文件 - 自動生成傳感器 D-Bus 對象 - 描述預先定義的硬件配置	預先定義好硬件配置的系統，減少手動配置工作量。
D-Bus 手動註冊	- 通過 D-Bus 接口手動添加傳感器 - 動態創建和管理傳感器 - 實時響應硬件變動	動態環境中，需要隨時添加或移除傳感器的場景。
自定義應用程序實現	- 編寫自定義應用程序處理特殊數據 - 通過 D-Bus 暴露數據 - 支持基於算法的數據計算	需要特殊數據處理或非標準數據源的傳感器。

傳感器建立方法詳解

phosphor-hwmon 方式

phosphor-hwmon 是 OpenBMC 中管理傳感器的核心工具，負責從硬件監控子系統（HWMon）讀取數據並將其映射到 D-Bus。

數據來源：直接從 Linux 的 HWMon 子系統讀取實時數據。
配置文件：通過 YAML 文件定義傳感器的屬性，如類型、標籤、閾值等。
自動映射：phosphor-hwmon 會根據 YAML 文件自動生成相應的 D-Bus 對象，實現數據的即時暴露。
優勢：簡化配置過程，適用於已支持 HWMon 驅動的硬件設備，減少手動干預。

範例配置：


Temperature:
  Ambient:
    description: Ambient Temperature
    units: C
    thresholds:
      warning: 75
      critical: 85

dbus-sensors 方式

dbus-sensors 提供了一套靈活的工具，允許開發者通過 D-Bus 接口直接創建和管理傳感器，支持多種數據來源。

數據來源：包括 HWMon、IPMI、自定義數據源等多種來源。
配置文件：使用 YAML 文件定義傳感器的屬性和行為，並通過 dbus-sensors 工具套件進行配置。
動態管理：支持在運行時動態添加、移除或修改傳感器配置，實現靈活的數據管理。
優勢：提供更高的靈活性，適用於需要多樣數據來源和複雜配置的場景。

範例配置：


sensors:
  - type: Temperature
    label: CPU0
    units: C
    thresholds:
      warning: 70
      critical: 90

Entity Manager 配置

Entity Manager 是 OpenBMC 中用於集中管理硬件配置的服務。通過編寫 JSON 配置文件，可以詳細描述傳感器的各項屬性和行為。

數據來源：通常通過 I2C 或其他通信接口與硬件設備交互，讀取傳感器數據。
配置文件：使用 JSON 文件描述傳感器的類型、名稱、I2C 地址、閾值等屬性。
自動生成：Entity Manager 解析 JSON 文件後，自動生成相應的 D-Bus 對象，實現數據的暴露與管理。
優勢：適合需要精細化或批量管理傳感器屬性的環境，便於通過配置文件進行統一管理。

範例配置：


{
  "sensors": [
    {
      "name": "AmbientTemp",
      "type": "Temperature",
      "address": "0x48",
      "thresholds": {
        "warning": 75,
        "critical": 85
      }
    }
  ]
}

Machine Readable Workbook (MRW) 定義方式

MRW 是一種描述硬件配置的 XML 文件格式，OpenBMC 可以根據 MRW 文件自動創建相應的傳感器 D-Bus 對象。

數據來源：定義在 MRW 文件中的硬件配置和傳感器屬性，系統根據這些信息自動生成傳感器。
配置文件：通過 MRW 文件詳細描述硬件設備和傳感器的各項屬性，實現自動化配置。
優勢：減少手動配置的工作量，適用於預先定義好硬件配置的系統環境。

範例配置：


<Sensors>
  <Sensor>
    <Type>Temperature</Type>
    <Label>Ambient</Label>
    <Units>C</Units>
    <Thresholds>
      <Warning>75</Warning>
      <Critical>85</Critical>
    </Thresholds>
  </Sensor>
</Sensors>

D-Bus 接口手動註冊

開發者可以通過 D-Bus 接口手動註冊新的傳感器，這種方法適用於需要動態創建傳感器的場景，例如在運行時檢測到新的硬件設備。

數據來源：任何能夠通過 D-Bus 提供數據的來源，包括新插入的硬件設備。
配置方式：通過 D-Bus 發送相應的信號和命令來手動添加和配置傳感器。
優勢：實現動態環境中傳感器的即時添加或移除，增加系統的靈活性。
步驟：
1. 確定新傳感器的類型和標籤。
2. 通過 D-Bus 發送創建傳感器的命令，並配置其屬性。
3. 系統接收命令後，生成對應的 D-Bus 對象，並開始監控。

自定義應用程序實現

開發者可以編寫自定義的應用程序來實現傳感器功能，這種方法適用於需要特殊處理或基於算法的傳感器數據計算。

數據來源：由自定義應用程序生成，如基於複雜算法計算的數據或來自外部數據源。
實現方式：編寫應用程序來讀取或計算數據，並通過 D-Bus 將數據暴露給系統。
優勢：提供靈活的數據處理能力，適用於需要特殊數據計算或非標準數據源的場景。

範例實現：


import dbus

def create_virtual_sensor():
    bus = dbus.SystemBus()
    obj = bus.get_object('xyz.openbmc_project.Sensor', '/xyz/openbmc_project/sensors/virtual/temp')
    iface = dbus.Interface(obj, 'xyz.openbmc_project.Sensor')
    iface.UpdateTemperature(85)

if __name__ == "__main__":
    create_virtual_sensor()

結論

在 OpenBMC 系統中，傳感器（Sensor）扮演著關鍵的角色，負責實時監控和提供硬件設備的各項數據。透過多種建立方式，如 phosphor-hwmon 方式、dbus-sensors 方式、Entity Manager 配置、MRW 定義、D-Bus 手動註冊以及自定義應用程序實現，開發者可以根據具體需求選擇最合適的方法來配置和管理傳感器。這些方法不僅提供了靈活的配置選項，還確保了系統的穩定性和可擴展性。

理解傳感器的定義與功能，並掌握多種建立方法，將有助於有效地管理和監控 OpenBMC 系統中的硬件設備，確保系統運行的高效性和穩定性。