專利名稱：具對稱式多處理器性能的刀鋒式叢集系統(tǒng)之時序分配架構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種關于計算機系統(tǒng)中的時序分配架構，特別是在具對稱式多處 理器性能的刀鋒式叢集系統(tǒng)之備用的時序分配架構。
背景技術：
就目前而言，對稱式多處理器系統(tǒng)(SMP system)與刀鋒式叢集系統(tǒng)(blade clustering system)的實質差異仍然是很難被打破的。這兩個系統(tǒng)都是針對某 些目的與在某種配置下運作而設計。要將兩個型式的系統(tǒng)結合為一，時序分配 將是主要的問題之一。一般而言，可靠而高階的對稱式多處理器系統(tǒng)具有一備用的時序分配系統(tǒng)， 而典型的刀鋒式系統(tǒng)在每一刀鋒上具有專用的區(qū)域時序產生及分配系統(tǒng)。圖1為常規(guī)技術中具有時序分配之高階對稱式多處理器系統(tǒng)的例子。具有 若干個計算模塊120、 130、 140…的系統(tǒng)包含第一中央時序器111及第二中央時 序器112為兩個相同的時序來源，其交換時序邊緣校正信息(clock edge alignment information)以維持同一的時序邊緣校正。兩個或多個的計算模塊 (compute module) 120、 130、 140…以系統(tǒng)總線(system bus)彼此連接，而 致能一個或多個對稱式多處理器領域，計算模塊120、 130、 140的每一個接收 由第一中央時序器111與第二中央時序器112產生并分配之時序訊號的兩個復 制訊號。多任務器121/131/141用于切換此二個中央時序，如果第一中央時序 或第二中央時序其中之一失靈，則必須使用另一個。因此一個典型的對稱式多 處理器系統(tǒng)通常需要同步(synchronized)或時序邊緣校正以使得整個系統(tǒng)運 作。此外，區(qū)域時序器122/132/142可能只是用于測試。因為區(qū)域時序器 122/132/142并沒有經過同步或時序邊緣校正，在正常運作下，區(qū)域時序器 122/132/142 —般是失能(disabled)或暫停(suspended)。因此，區(qū)域時序器 不論在基板的空間上或是運作中的對稱式多處理器系統(tǒng)的性能上都是一種浪 費。圖2為常規(guī)技術中刀鋒式叢集系統(tǒng)150的典型實施例，由于每一個刀鋒151、 152、 153…皆是一運作不同操作系統(tǒng)的獨立計算機，因此不需要經過同步或時 序邊緣校正，倘若任一刀鋒151、 152、 153…的區(qū)域時序器失靈，其它刀鋒仍將 持續(xù)運作。只要一個叢集管理系統(tǒng)(clustering management system)可以處 理任務的安排/派遣，刀鋒系統(tǒng)仍可利用于新的任務。因此，常規(guī)技術之大多數 刀鋒系統(tǒng)并不具有備用時序器(redundant clock(s))。但另一方面，也意味著 常規(guī)的刀鋒系統(tǒng)在刀鋒中并不具備對稱式多處理器的性能，因為其缺少同步或
時序邊緣校正。為實現(xiàn)彈性的系統(tǒng)配置，使刀鋒系統(tǒng)具有對稱式多處理器的性能，首先必 需將時序產生與分配的架構重新安排。發(fā)明內容因此，本發(fā)明提供備用時序分配架構使刀鋒式叢集系統(tǒng)具有對稱式多處理 器的性能。本發(fā)明使用一中央時序器與若干備用區(qū)域時序器，而提供刀鋒式叢 集系統(tǒng)大型的對稱式多處理器性能。在本發(fā)明的實施例，具有對稱式多處理器性能之刀鋒式叢集系統(tǒng)包含若干 刀鋒模塊及一時序分配架構。每一個刀鋒模塊包含若干區(qū)域時序用戶。時序分配架構包含一時序多任務器(clock multiplexer)、設置于每一刀鋒模塊上之 可運作的區(qū)域時序器、以及一中央時序器。中央時序器用以產生中央時序訊號， 時序多任務器接收中央時序訊號及由區(qū)域時序器所產生的區(qū)域時序訊號，中央 時序訊號被時序多任務器選擇并發(fā)送至每一刀鋒模塊的區(qū)域時序用戶；其中如 果中央時序器失靈，位于刀鋒模塊上之時序多任務器切換中央時序訊號，改為 發(fā)送區(qū)域時序訊號至區(qū)域時序用戶。


圖1為常規(guī)技術中高階對稱式多處理器系統(tǒng)的時序分配實施例。 圖2為常規(guī)技術中刀鋒式叢集系統(tǒng)的典型設備。 圖3為依本發(fā)明實施例之具有備用時序架構的刀鋒式計算系統(tǒng)。 圖4為圖3所示之刀鋒式叢集系統(tǒng)設定于單一刀鋒運作模式。 圖5為圖3所示之刀鋒式叢集系統(tǒng)設定于多刀鋒運作模式。
具體實施方式
本發(fā)明提供一備用的時序架構，使得刀鋒式叢集系統(tǒng)設備具有高階對稱式 多處理器的特征，而使其具有彈性的系統(tǒng)架構。請參閱圖3， 一刀鋒式叢集系統(tǒng)主要包含一中央時序器10及若干刀鋒模塊 20、 30、 40、 50。刀鋒式叢集系統(tǒng)基本包含必要的硬設備及一叢集管理系統(tǒng)(圖 中未示)以管理刀鋒模塊20、 30、 40、 50的運作。(為提供較清楚的說明，刀 鋒式叢集系統(tǒng)所包含的其它系統(tǒng)構件在圖式中被省略。)該叢集管理系統(tǒng)是一軟 件程序，在刀鋒模塊20、 30、 40、 50與使用者間作為管理/運作接口。在本發(fā) 明中，叢集管理系統(tǒng)支持叢集計算(cluster computing),包含具有/不具有主 節(jié)點(head node)之非対禾爾式叢集(asymmetric clustering)及對稱式叢集 (symmetric clustering)。每一刀鋒模塊20/30/40/50可當成一部獨立計算機，通常在一主機板卜.實
現(xiàn)。刀鋒模塊20/30/40/50與不同的電子元件例如處理器、系統(tǒng)內存、橋式芯片、輸入/輸出控制器、網絡接口控制器、擴充卡的輸入/輸出連接器(皆未顯示)、 一時序多任務器(MUX) 21/31/41/51及區(qū)域時序器22/32/42/52，被具 體實現(xiàn)在印刷電路板。這些元件經由特定的總線連接彼此以執(zhí)行數據處理的任 務。每一刀鋒模塊20/30/40/50具有一專用的操作系統(tǒng)以執(zhí)行直接的監(jiān)控并管 理設置其上的硬件元件，管理各種計算機資源并提供應用軟件一個操作的環(huán)境。 在本發(fā)明中，每一個刀鋒模塊專用的操作系統(tǒng)具有執(zhí)行對稱式多處理器配置的 性能。刀鋒模塊20、 30、 40、 50的處理器(圖中未示)是裝設于專用處理器插槽 (圖中未示)的單一芯片處理器，每一個均設置有一個或多個計算核心 (computing core)。依照本發(fā)明，在刀鋒式叢集系統(tǒng)中的所有處理器可支持各 種的對稱式多處理器的配置，例如1、 2、 4或8個處理芯片等。亦即，在刀鋒 式叢集系統(tǒng)中口J能現(xiàn)存有不只一個對稱式多處理器區(qū)域。設置于電路板外或設置于刀鋒模塊20、 30、 40、 50之一的中央時序器10， 產生并分配一同步的中央時序訊號予每一刀鋒模塊20、 30、 40、 50。在某些特 定的例子，該中央時序訊號可由刀鋒模塊20、 30、 40、 50之一的區(qū)域時序訊號 器所提供。屮央時序器10是由叢集管理系統(tǒng)所控制，以執(zhí)行叢集任務。設置于每一刀鋒模塊20/30/40/50上之區(qū)域時序器22/32/42/52為一獨立 的時序來源，當刀鋒式叢集系統(tǒng)正在運作時，區(qū)域時序器22/32/42/52產生并 分配一可運作的區(qū)域時序訊號。區(qū)域時序器22/32/42/52亦可用于單獨運作， 例如測試、除錯、問題修復，倘若區(qū)域時序器22/32/42/52可維持相同的時 序邊緣校正，刀鋒式叢集系統(tǒng)便可以單一刀鋒運作(single blade operation) 支持完整的時序故障恢復能力的特征(參照圖4)。時序多任務器21/31/41/51電氣連接中央時序器10及在每一刀鋒模塊 20/30/40/50之區(qū)域時序器22/32/42/52與區(qū)域時序用戶。中央時序訊號及區(qū)域 時序訊號被發(fā)送至時序多任務器21/31/41/51。時序多任務器21/31/41/51監(jiān)測時序訊號的狀態(tài)，可由中央時序訊號與區(qū) 域時序訊號中選擇一健全的時序訊號。時序多任務器21/31/41/51可預設為選 擇中央時序訊號，如果所選擇的屮央時序訊號有問題，而其它的時序訊號是健 全的，時序多任務器21/31/41/51將由故障的訊號來源切換至健全的訊號。時 序多任務器21/31/41/51的實際例子是選擇鎖相回路(PLL)，此為叢集管理系 統(tǒng)所控制。刀鋒式叢集系統(tǒng)的叢集管理系統(tǒng)監(jiān)測時序的狀態(tài)、控制時序分配的 路徑，并采取必要的行動以恢復該刀鋒式叢集系統(tǒng)。請參照圖4，在單一刀鋒運作的模式(single-blade operation mode)中， 只有一個刀鋒模塊20/30/40/50與每一個操作系統(tǒng)02/03/04/05領域所涵蓋。 在此一模式下，時序的產生與分配完全是備用的。
如同一叢集系統(tǒng)，刀鋒式叢集系統(tǒng)可預設為使用中央時序訊號。 一旦中央時序器10失靈或有問題，時序多任務器21/31/41/51切換而刀鋒式叢集系統(tǒng)之 該刀鋒模塊20/30/40/50可以使用其區(qū)域時序器22/32/42/52所產生之區(qū)域時 序訊號，因此仍得以保持刀鋒模塊20/30/40/50的運作。如果區(qū)域時序器 22/32/42/52可以保持區(qū)域時序訊號與中央時序訊號在中央時訊號失靈前的時 序邊緣校正，整個刀鋒式叢集系統(tǒng)可以保持同步的叢集運作。相對的，若無同 步化區(qū)域時序訊號，每一刀鋒模塊20/30/40/50將仍可運作，只要叢集管理系 統(tǒng)持續(xù)處理任務的安排/派遣，刀鋒式叢集系統(tǒng)仍可用于新的任務。請參照圖5，在多刀鋒運作模式(multiple-blade operation mode)中， 二刀鋒模塊(20、 30) / (40、 50)的處理器由兩個系統(tǒng)總線連接以形成二個或 多個對稱式多處理器/操作系統(tǒng)領域06、 07。 一網絡連結(network connection) 連接該對稱式多處理器/操作系統(tǒng)領域06、 07以叢集化，此配置在同一對稱式 多處理器/操作系統(tǒng)領域06、 07的范圍內需要同步時序。在實施例中， 一旦該 中央時序器10失靈，由于區(qū)域時序器(22、 32) / (42、 52)無法提供位于同 -對稱式多處理器/操作系統(tǒng)領域中的處理器同步時序訊號，正在進行中的任務 將不會回復。在本發(fā)明中系統(tǒng)總線可由任何連接二個或多個處理器間的電路而 實現(xiàn)以允許對稱式多處理，例如此些總線兼容于HyperTransport協(xié)議。網絡 連結包含實際的高速接口連接于刀鋒模塊的網絡接口控制器之間，例如無限 寬帶連結(infinite Band connection)或千兆字節(jié)以太網絡連結(Gigabyte Ethernet connectiorO。-個解決方式是利用同步模塊(圖中未示)以同步化在同-對稱式多處 理器/操作系統(tǒng)領域06/07之區(qū)域時序器(22、 32) / (42、 52)。另一個解決方式是重新啟動刀鋒式叢集系統(tǒng)為單一刀鋒運作模式。叢集管 理系統(tǒng)將再利用其電源(recycle the power),改變對稱式多處理器配置及時 序來源，并以單一刀鋒運作模式重新啟動系統(tǒng)。于是刀鋒叢集系統(tǒng)不需經任何 修理或替換將仍可被利用。在常規(guī)技術中，替換或修理硬件配置甚為費時。利 用時序分配架構，本發(fā)明提供刀鋒式叢集系統(tǒng)維持運作 -段持續(xù)性期間的機會。中央時序器可預設為完全備用模式(full-redundant mode)。如果基于某 種原因刀鋒式叢集系統(tǒng)無法在單一刀鋒運作模式下運作，則叢集管理系統(tǒng)將需 要再利用其電源，改變該時序來源并再重新啟動系統(tǒng)，如同單一刀鋒運作模式。針對需要外部時序來源當作中央時序的那些刀鋒，在測試那些刀鋒將仰賴 一額外的時序來源。本發(fā)明提供單獨計算機測試、除錯及問題修復之彈性化， 刀鋒可因此運作如同獨立計算機。必要的硬設備及/或軟件/韌體配置將可能需要被用來改變對稱式多處理器 的配置。本發(fā)明之備用的時序分配架構是為了彈性化系統(tǒng)配置的基本條件之一 。雖然本發(fā)明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本 發(fā)明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神所做些許之更動與潤飾，皆應涵蓋于本發(fā)明之范疇內。
權利要求
1.一種具對稱式多處理器性能的刀鋒式叢集系統(tǒng)之時序分配架構，該刀鋒式叢集系統(tǒng)含有若干刀鋒模塊，該時序分配架構包含中央時序器，產生一中央時序訊號；及一時序多任務器與一可運作的區(qū)域時序器，安裝于各該刀鋒模塊，該時序多任務器接收該中央時序訊號與該區(qū)域時序器所產生之一區(qū)域時序訊號，該時序多任務器選擇該中央時序訊號并發(fā)送至各該刀鋒模塊的若干區(qū)域時序用戶；其中，如果該中央時序器失靈，位于各該刀鋒模塊上之該時序多任務器切換該中央時序訊號，改為發(fā)送該區(qū)域時序訊號至該些區(qū)域時序用戶。
2. 如權利要求1所述之具對稱式多處理器性能的刀鋒式叢集系統(tǒng)之時序分 配架構，其特征是，該中央時序訊號由該些刀鋒模塊其中一個的該區(qū)域時序器 所提供。
3. 如權利要求1所述之具對稱式多處理器性能的刀鋒式叢集系統(tǒng)之時序分 配架構，其特征是，該時序分配架構更包含一同步模塊，用以同步化在至少一 個對稱式多處理器范圍中，二個或更多該些刀鋒模塊的該區(qū)域時序訊號。
4. 如權利要求3所述之具對稱式多處理器性能的刀鋒式叢集系統(tǒng)之時序分 配架構，其特征是，在同一對稱式多處理器范圍中，不同之該些刀鋒模塊上之 若干處理器間通過一系統(tǒng)總線連接。
5. 如權利要求1所述之具對稱式多處理器性能的刀鋒式叢集系統(tǒng)之時序分 配架構，其特征是，該刀鋒式叢集系統(tǒng)更包含一網絡連結(network connection) 在該些刀鋒模塊間。
6. —種具對稱式多處理器性能的刀鋒式叢集系統(tǒng)，包含若干刀鋒模塊，分別包含若干區(qū)域時序用戶；及 一時序分配架構，包含一中央時序器，產生一中央時序訊號；及一時序多任務器與-可運作的區(qū)域時序器，安裝于各該刀鋒模塊， 該時序多任務器接收該中央時序訊號與該區(qū)域時序器所產生之一區(qū)域 時序訊號，該時序多任務器選擇該中央時序訊號并發(fā)送至各該刀鋒模 塊的該些區(qū)域時序用戶；其中，如果該中央時序器失靈，位于該刀鋒模塊上之該時序多任務器 轉換該中央時序訊號，改為發(fā)送該區(qū)域時序訊號至該些區(qū)域時序用戶。
7. 如權利要求6所述具對稱式多處理器性能的刀鋒式叢集系統(tǒng)，其特征是， 該中央時序訊號由該些刀鋒模塊其中一個的該區(qū)域時序器所提供。
8. 如權利要求6所述具對稱式多處理器性能的刀鋒式叢集系統(tǒng)，其特征是， 該時序分配架構更包含一同步模塊，用以同步化在至少一個對稱式多處理器范 圍中，二個或更多該些刀鋒模塊的該區(qū)域時序訊號。
9. 如權利要求8所述具對稱式多處理器性能的刀鋒式叢集系統(tǒng)，其特征是， 在同一對稱式多處理器中，不同之該些刀鋒模塊上之若干處理器間通過一系統(tǒng) 總線連接。
10. 如權利要求6所述具對稱式多處理器性能的刀鋒式叢集系統(tǒng)，其特征是， 更包含一網絡連結在該刀鋒模塊間。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種備用的時序分配架構，使刀鋒式叢集系統(tǒng)具有對稱式多處理器性能并可彈性化系統(tǒng)配置；本架構主要由一個中央時序器提供中央時序訊號，并由配置于系統(tǒng)中每一刀鋒模塊上可運作的區(qū)域時序器提供區(qū)域時序訊號；時序多任務器選擇中央時序訊號并發(fā)送至位于每一刀鋒模塊之若干區(qū)域時序用戶；如果中央時序器失靈，時序多任務器切換改為發(fā)送區(qū)域時序訊號。
文檔編號G06F1/10GK101126942SQ20071009629
公開日2008年2月20日 申請日期2007年4月10日 優(yōu)先權日2006年8月15日
發(fā)明者平井智則, 鐘志明 申請人:泰安電腦科技(上海)有限公司;泰安電腦科技股份有限公司