專利名稱：一種高速互聯(lián)服務(wù)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)通信領(lǐng)域，具體涉及ー種高速互聯(lián)服務(wù)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
高性能計(jì)算技術(shù)的發(fā)展是伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，也就是說(shuō)，從計(jì)算機(jī)技術(shù)誕生之日起，人們就在為追求更高計(jì)算能力的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而努力。在過(guò)去幾十年間，可以說(shuō)是高性能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和通信技術(shù)不斷創(chuàng)新的年代，出現(xiàn)了包括MPP、SMP、集群等各種各樣的體系結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技木。尤其是最近幾年，集群技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為構(gòu)建超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主流架構(gòu)之一。然而，集群架構(gòu)服務(wù)器系統(tǒng)目前應(yīng)用還比較單一，主要應(yīng)用在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域，并已經(jīng)成為科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的主流體系架構(gòu)，但在商業(yè)計(jì)算領(lǐng)域應(yīng)用甚少，這主要是由其自身的體系架構(gòu)特點(diǎn)決定的。傳統(tǒng)的集群架構(gòu)服務(wù)器系統(tǒng)是以計(jì)算資源為核心的，而商業(yè)計(jì)算領(lǐng)域比較關(guān)注的存儲(chǔ)資源無(wú)法直接在目前基于集群架構(gòu)服務(wù)器系統(tǒng)體系架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)，只能通過(guò)采用獨(dú)立IO處理刀片的方式解決。通常我們構(gòu)建傳統(tǒng)的科學(xué)計(jì)算集群系統(tǒng)需要3套配套的互連網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們分別是通訊網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和進(jìn)程間通信網(wǎng)絡(luò)。這三套網(wǎng)絡(luò)分別通過(guò)相應(yīng)的交換機(jī)和適配卡連接到計(jì)算資源上，通訊網(wǎng)絡(luò)的作用是實(shí)現(xiàn)外部用戶對(duì)系統(tǒng)內(nèi)計(jì)算資源的訪問(wèn)，交換機(jī)一般采用千兆以太網(wǎng)交換機(jī)；存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)一般采用SAN解決方案，即光纖存儲(chǔ)設(shè)備連接到光纖交換機(jī)上，并與系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)算資源相連；進(jìn)程間通信網(wǎng)絡(luò)的作用是實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源節(jié)點(diǎn)間的高速通信，交換機(jī)一般采用高帶寬、低延遲的高速交換設(shè)備。這種傳統(tǒng)的以計(jì)算資源為核心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)比較適合于科學(xué)計(jì)算應(yīng)用，因?yàn)榇祟悜?yīng)用多為計(jì)算密集型應(yīng)用，對(duì)與外部網(wǎng)絡(luò)的通信和與存儲(chǔ)資源的通信要求不高。然而，在日益增長(zhǎng)的高性能商業(yè)計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域中，對(duì)系統(tǒng)的可用性、可擴(kuò)展性、系統(tǒng)資源的均衡配置等要求較高，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出一種可以在科學(xué)計(jì)算和商業(yè)應(yīng)用之間相互自由切換的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種高速互聯(lián)服務(wù)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明的目的是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)區(qū)別于傳統(tǒng)的以計(jì)算資源為中心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，在體系結(jié)構(gòu)中，打破了原有服務(wù)器體系架構(gòu)IO與高速通信模塊體系分離的設(shè)計(jì)，通過(guò)基于正交連接器將IO與高速通信模塊采用統(tǒng)ー的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)，可以在統(tǒng)一體系架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)IO與高速通信模塊的按需互換，并且整系統(tǒng)采用基于正交連接器的設(shè)計(jì)，避免了原有服務(wù)器通訊系統(tǒng)架構(gòu)中高速信號(hào)傳輸距離過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致信號(hào)傳輸品質(zhì)降低的問(wèn)題，縮短高速信號(hào)傳輸距離、提高信號(hào)質(zhì)量，該系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)包括:信息處理單元、高速通信互聯(lián)單元、IO擴(kuò)展單元和信息管理単元，其中:
信息處理單元，主要負(fù)責(zé)各種類型數(shù)據(jù)的計(jì)算及處理； 高速信息交換單元，采用高帶寬、低傳輸時(shí)延的設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)信息處理單元之間以及多個(gè)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)包的高速交換；
IO擴(kuò)展單元，可以通過(guò)高速通信信道為系統(tǒng)中的信息處理單元擴(kuò)展IO使用空間，可以使系統(tǒng)針對(duì)千/萬(wàn)兆以太網(wǎng)、超高速I(mǎi)nfiniband網(wǎng)絡(luò)、光纖FC等多種信息進(jìn)行處理，并且整系統(tǒng)通過(guò)IO擴(kuò)展單元還可擴(kuò)展系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和增強(qiáng)數(shù)據(jù)容錯(cuò)能力；
信息管理単元，負(fù)責(zé)對(duì)信息處理單元、高速信息交換單元、IO擴(kuò)展模塊的狀態(tài)監(jiān)控和配置管理；
本發(fā)明的有益效果是:打破了原有服務(wù)器體系架構(gòu)IO與高速通信模塊體系分離的設(shè)計(jì)，將IO與高速通信模塊采用統(tǒng)ー的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)，可以在統(tǒng)一體系架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)IO與高速通信模塊的互換，使其體系結(jié)構(gòu)所帯來(lái)的資源均衡配置、靈活擴(kuò)展等諸多特性，使其更適用于復(fù)雜的高性能商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，因而具有非常廣闊的發(fā)展前景。


圖1是互換式的可擴(kuò)展IO與高速互聯(lián)通信的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖2是基于正交連接器搭配可擴(kuò)展IO模塊的服務(wù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意 圖3是基于正交連接器搭配高速互聯(lián)通信模塊的服務(wù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式參照說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的方法作以下詳細(xì)地說(shuō)明。下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容以ー個(gè)具體實(shí)例來(lái)描述實(shí)現(xiàn)這一體系結(jié)構(gòu)的過(guò)程。正如發(fā)明內(nèi)容中所描述的，本發(fā)明體系結(jié)構(gòu)主要包括:信息處理單元、高速信息互聯(lián)單元、IO擴(kuò)展單元和信息管理単元。處理單元基于通用的計(jì)算機(jī)體系架構(gòu)，主要采用基于Intel Xeon處理器及相應(yīng)芯片組構(gòu)建處理單元計(jì)算平臺(tái)；高速信息交換單元起到協(xié)調(diào)各資源間的通信以及協(xié)議轉(zhuǎn)化等作用，因而對(duì)這一設(shè)備的性能、可用性以及協(xié)議的兼容性要求較高。因而需要此設(shè)備具有較高的通信帶寬和較低的通信延遲等物理特性；同時(shí)，此體系結(jié)構(gòu)主要用于商業(yè)計(jì)算應(yīng)用，因而對(duì)商業(yè)計(jì)算應(yīng)用的傳統(tǒng)傳輸協(xié)議的兼容也顯得至關(guān)重要。而滿足上述要求的高速互連設(shè)備并不多見(jiàn)，比較典型的如Infiniband、PC1-E等新興的總線技術(shù)；存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換單元，主要是滿足商用計(jì)算應(yīng)用的需求，采用基于PC1-E總線的設(shè)計(jì)，可以為信息處理單元方便的進(jìn)行IO放面的擴(kuò)展，例如HCA卡、SAS RAID卡、萬(wàn)兆光纖網(wǎng)卡、圖形處理卡；通信轉(zhuǎn)換單元基于目前通用的以太網(wǎng)傳輸技術(shù)設(shè)計(jì)，采用業(yè)界通用的以太網(wǎng)交換解決方案，在處理單元與通訊單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換，把以太網(wǎng)包格式轉(zhuǎn)換成處理單元本地協(xié)議可識(shí)別的包格式；信息管理單元采用基于標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)管理總線設(shè)計(jì)，可以對(duì)信息處理單元、高速信息交換單元、通訊轉(zhuǎn)換単元的狀況進(jìn)行監(jiān)瞀，并可對(duì)上述單元進(jìn)行配置和基于預(yù)定策略的管理。我們提出的新型基于正交連接器可互換式的擴(kuò)展IO與高速互聯(lián)服務(wù)器系統(tǒng)架構(gòu)以高速信息交換和IO擴(kuò)展單元為核心，通過(guò)整合計(jì)算資源、通訊資源和存儲(chǔ)資源及協(xié)調(diào)資源間的均衡配置，以使應(yīng)用發(fā)揮最大的效能。如圖2和圖3所示，本系統(tǒng)體可以在ー個(gè)統(tǒng)ー的系統(tǒng)體系架構(gòu)內(nèi)實(shí)現(xiàn)基于高速信息通訊的科學(xué)計(jì)算和商用存儲(chǔ)等應(yīng)用的互換。與傳統(tǒng)的以計(jì)算資源為核心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)相比，這種新型的體系結(jié)構(gòu)具有高可用性、高可擴(kuò)展，以及基于模塊化部件靈活配置等特性。其中，高可用性的實(shí)現(xiàn)方式描述如下:在這種新型體系結(jié)構(gòu)中，處理單元、通訊單元、存儲(chǔ)單元在各自的資源組中是相互冗余配置的，在某個(gè)資源單元發(fā)生故障時(shí)(如處理單元)，相應(yīng)的冗余配置部件會(huì)接管此故障部件繼續(xù)工作，從而提高系統(tǒng)的整體可用性。高可擴(kuò)展的實(shí)現(xiàn)方式描述如下:在這種新型體系結(jié)構(gòu)中，可以將原有基于高速信息交換單元換成基于PC1-E總線的IO擴(kuò)展單元，可以為信息處理單元方便的進(jìn)行IO放面的擴(kuò)展，例如HCA卡、SAS RAID卡、萬(wàn)兆光纖網(wǎng)卡、圖形處理卡，從而提高系統(tǒng)整體的可擴(kuò)展性。除說(shuō)明書(shū)所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.ー種高速互聯(lián)服務(wù)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用正交連接器作為傳輸?shù)慕橘|(zhì)，減小高速信號(hào)的傳輸距離、降低高速信號(hào)在傳輸過(guò)程中信號(hào)品質(zhì)的衰減，并且系統(tǒng)架構(gòu)中的擴(kuò)展IO単元與高速互聯(lián)單元通過(guò)正交連接器共享高速通信信道，作為擴(kuò)展IO単元，通過(guò)高速通信信道為系統(tǒng)中的信息處理單元擴(kuò)展IO使用空間，使系統(tǒng)針對(duì)千/萬(wàn)兆以太網(wǎng)、超高速I(mǎi)nfiniband網(wǎng)絡(luò)、光纖FC多種信息進(jìn)行處理，并且整系統(tǒng)通過(guò)IO擴(kuò)展單元還可擴(kuò)展系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和增強(qiáng)數(shù)據(jù)容錯(cuò)能力，作為高速信息交換單元，通過(guò)高速通信信道使系統(tǒng)中的信息處理單元實(shí)現(xiàn)信息的交互、訪問(wèn)與處理，最重要的是，擴(kuò)展IO単元和高速互聯(lián)單元在整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)基本保持不變的基礎(chǔ)上，通過(guò)共用正交連接器的方式實(shí)現(xiàn)兩種單元的按需互換，增強(qiáng)整個(gè)服務(wù)器系統(tǒng)架構(gòu)的靈活性，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括:信息處理單元、高速通信互聯(lián)單元、IO擴(kuò)展單元和信息管理単元，其中: 信息處理單元，主要負(fù)責(zé)各種類型數(shù)據(jù)的計(jì)算及處理； 高速信息交換單元，采用高帶寬、低傳輸時(shí)延的設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)信息處理單元之間以及多個(gè)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)包的高速交換； IO擴(kuò)展單元，通過(guò)高速通信信道為系統(tǒng)中的信息處理單元擴(kuò)展IO使用空間，使系統(tǒng)針對(duì)千/萬(wàn)兆以太網(wǎng)、超高速I(mǎi)nfiniband網(wǎng)絡(luò)、光纖FC多種信息進(jìn)行處理，并且整系統(tǒng)通過(guò)IO擴(kuò)展單元還可擴(kuò)展系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和增強(qiáng)數(shù)據(jù)容錯(cuò)能力； 信息管理単元，負(fù)責(zé)對(duì)信息處理單元、高速信息交換單元、IO擴(kuò)展模塊的狀態(tài)監(jiān)控和配置管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在體系結(jié)構(gòu)中，打破了原有服務(wù)器體系架構(gòu)IO與高速通信模塊體系分離的設(shè)計(jì)，通過(guò)基于正交連接器將IO與高速通信模塊采用統(tǒng)一的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)，在統(tǒng)一體系架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)IO與高速通信模塊的按需互換，并且整系統(tǒng)采用基于正交連接器的設(shè)計(jì)，避免了原有服務(wù)器通訊系統(tǒng)架構(gòu)中高速信號(hào)傳輸距離過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致信號(hào)傳輸品質(zhì)降低的問(wèn)題，縮短高速信號(hào)傳輸距離、提高信號(hào)質(zhì)量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高速互聯(lián)服務(wù)器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用正交連接器作為傳輸?shù)慕橘|(zhì)，減小高速信號(hào)的傳輸距離、降低高速信號(hào)在傳輸過(guò)程中信號(hào)品質(zhì)的衰減，并且系統(tǒng)架構(gòu)中的擴(kuò)展IO單元與高速互聯(lián)單元通過(guò)正交連接器共享高速通信信道，作為擴(kuò)展IO單元，通過(guò)高速通信信道為系統(tǒng)中的信息處理單元擴(kuò)展IO使用空間，使系統(tǒng)針對(duì)千/萬(wàn)兆以太網(wǎng)、超高速I(mǎi)nfiniband網(wǎng)絡(luò)、光纖FC多種信息進(jìn)行處理，并且整系統(tǒng)通過(guò)IO擴(kuò)展單元還可擴(kuò)展系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和增強(qiáng)數(shù)據(jù)容錯(cuò)能力，作為高速信息交換單元，通過(guò)高速通信信道使系統(tǒng)中的信息處理單元實(shí)現(xiàn)信息的交互、訪問(wèn)與處理。
文檔編號(hào)G06F13/20GK103116559SQ201310056678
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月22日
發(fā)明者王磊, 王守昊 申請(qǐng)人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司