專利名稱：高可用、高可擴展的模塊化網(wǎng)絡服務器體系結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及計算機通信領域，具體涉及一種高可用、高可擴展的模塊化網(wǎng)絡服務器體系結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
高性能計算技術(shù)的發(fā)展是伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，也就是說，從計算機技術(shù)誕生之日起，人們就在為追求更高計算能力的計算機系統(tǒng)而努力。在過去幾十年間，可以說是高性能計算機體系結(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)絡互聯(lián)技術(shù)。尤其是最近幾年，集群技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為構(gòu)建超級計算機系統(tǒng)的主流架構(gòu)之一。在最新發(fā)布的TOP500中，基于集群架構(gòu)的硬件系統(tǒng)已經(jīng)增至500個，所占比例達72％，并在數(shù)量上仍有不斷增加的趨勢，可見集群技術(shù)在高性能計算領域有著旺盛的生命力和廣闊的發(fā)展前景。
然而，集群架構(gòu)服務器系統(tǒng)目前主要應用在科學計算領域，并已經(jīng)成為科學計算領域的主流體系架構(gòu)，但在商業(yè)計算領域應用甚少，這主要是由其自身的體系架構(gòu)特點決定的。傳統(tǒng)的集群架構(gòu)服務器系統(tǒng)是以計算資源為核心的，而其他的資源如存儲資源、通信資源等是通過額外的交換網(wǎng)絡與計算資源相連。
通常我們構(gòu)建傳統(tǒng)的科學計算集群系統(tǒng)需要3套配套的互連網(wǎng)絡來實現(xiàn)(如圖1所示)，它們分別是通訊網(wǎng)絡、存儲網(wǎng)絡和進程間通信網(wǎng)絡。這三套網(wǎng)絡分別通過相應的交換機和適配卡連接到計算資源上，通訊網(wǎng)絡的作用是實現(xiàn)外部用戶對系統(tǒng)內(nèi)計算資源的訪問，交換機一般采用千兆以太網(wǎng)交換機；存儲網(wǎng)絡一般采用SAN解決方案，即光纖存儲設備連接到光纖交換機上，并與系統(tǒng)內(nèi)的計算資源相連；進程間通信網(wǎng)絡的作用是實現(xiàn)計算資源節(jié)點間的高速通信，交換機一般采用高帶寬、低延遲的高速交換設備。
這種傳統(tǒng)的以計算資源為核心的網(wǎng)絡服務器系統(tǒng)比較適合于科學計算應用，因為此類應用多為計算密集型應用，對與外部網(wǎng)絡的通信和與存儲資源的通信要求不高。然而，在日益增長的高性能商業(yè)計算應用領域中，對系統(tǒng)的可用性、可擴展性、系統(tǒng)資源的均衡配置等要求較高，在現(xiàn)有網(wǎng)絡服務器系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的基礎上，提出一種適用于商業(yè)應用的網(wǎng)絡服務器體系結(jié)構(gòu)就顯得很必要了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)區(qū)別于傳統(tǒng)的以計算資源為中心的網(wǎng)絡服務器體系結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是以高速信息交換單元為核心，通過整合計算資源、通訊資源和存儲資源及協(xié)調(diào)資源間的均衡配置，使體系結(jié)構(gòu)發(fā)揮最大的效能，該系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)包括高速信息交換單元(1)，內(nèi)含高速交換模塊(2)、通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)、存儲轉(zhuǎn)換模塊(4)，其中，一組處理單元(5)連接于高速交換模塊，一組通訊單元(6)連接于通訊轉(zhuǎn)換模塊，一組存儲單元(7)連接于存儲轉(zhuǎn)換模塊，其中高速信息交換單元(1)是體系結(jié)構(gòu)的核心，負責協(xié)調(diào)各資源間的通信以及協(xié)議的轉(zhuǎn)化；高速交換模塊(2)主要負責處理單元之間數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)包的高速交換，采用專用的高速交換協(xié)議來實現(xiàn)；通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)在處理單元與通訊單元進行數(shù)據(jù)通信時，負責數(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)議可識別的包格式；存儲轉(zhuǎn)換模塊(4)的作用為在處理單元與存儲單元進行數(shù)據(jù)通信時，負責數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換任務，把光纖或SCSI協(xié)議包格式轉(zhuǎn)換成處理單元本地協(xié)議可識別的包格式。
本發(fā)明的有益效果是基于模塊化部件靈活擴展的特性，主要是指新型體系結(jié)構(gòu)中的處理單元、通訊單元、存儲單元作為系統(tǒng)內(nèi)的模塊化部件，可以進行靈活的配置，包括從系統(tǒng)中添加部件或刪除部件等操作。這種靈活性體現(xiàn)在添加和刪除某一模塊時，基本不用或很少對其他模塊進行復雜的配置工作，從而減少系統(tǒng)管理的復雜程度。高可用、高可擴展的模塊化網(wǎng)絡服務器體系結(jié)構(gòu)所具有的上述優(yōu)點，使得其彌補了傳統(tǒng)的以計算資源為核心的網(wǎng)絡服務器體系結(jié)構(gòu)的不足，使其體系結(jié)構(gòu)所帶來的資源均衡配置、靈活擴展等諸多特性，使其更適用于復雜的高性能商業(yè)應用領域，因而具有非常廣闊的發(fā)展前景。


附圖1為傳統(tǒng)的基于計算資源為中心的網(wǎng)絡服務器體系結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為基于高速交換為中心的新型網(wǎng)絡服務器體系結(jié)構(gòu)示意圖。
實施方式下面參照附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容以一個具體實例來描述實現(xiàn)這一體系結(jié)構(gòu)的過程。
正如

發(fā)明內(nèi)容
中所描述的，本系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要包括高速信息交換單元(1)，內(nèi)含高速交換模塊(2)、通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)、存儲轉(zhuǎn)換模塊(4)，一組處理單元(5)連接于高速交換模塊，一組通訊單元(6)連接于通訊轉(zhuǎn)換模塊，一組存儲單元(7)連接于存儲轉(zhuǎn)換模塊。
在這一體系結(jié)構(gòu)中所提到的資源模塊主要包括處理單元、通訊單元和存儲單元。處理單元可以采用通用的計算資源設備，如PC、服務器、小型機等；通訊單元可以采用通用的網(wǎng)絡交換設備，如以太網(wǎng)交換機、路由器、集線器等網(wǎng)絡設備；存儲單元也可以采用通用的存儲設備，如光纖磁盤陣列、SCSI磁盤陣列、磁帶庫、磁帶機等存儲設備。
此外，高速信息交換單元作為此體系結(jié)構(gòu)的核心，起到協(xié)調(diào)各資源間的通信以及協(xié)議轉(zhuǎn)化等作用，因而對這一設備的性能、可用性以及協(xié)議的兼容性要求較高。由于這種新型的體系結(jié)構(gòu)是以高速交換為核心的，所有的數(shù)據(jù)交換和協(xié)議轉(zhuǎn)化工作都需要通過此設備來完成，因而需要此設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，此體系結(jié)構(gòu)主要用于商業(yè)計算應用，因而對商業(yè)計算應用的傳統(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備并不多見，比較典型的如Infiniband、PCI-E等新興的總線技術(shù)。
在一個典型的配置環(huán)境中，我們可以采用4臺服務器作為處理單元，2臺以太網(wǎng)交換機作為通訊單元，2臺光纖陣列作為存儲單元；高速交換信息單元采用Infiniband交換設備，其上集成了各個協(xié)議通信及轉(zhuǎn)換模塊。高速交換模塊負責服務器間數(shù)據(jù)(采用Infiniband本次化協(xié)議)的高速交換，通訊轉(zhuǎn)換模塊負責服務器與以太網(wǎng)交換機通信時的數(shù)據(jù)包格式的轉(zhuǎn)換，而存儲轉(zhuǎn)換模塊負責服務器與光纖陣列通信時的數(shù)據(jù)包各式的轉(zhuǎn)換。同時，通過相應的管理軟件的支持來實現(xiàn)對各個資源的靈活配置及擴展，從而構(gòu)建出適用于商業(yè)計算應用特點的高性能網(wǎng)絡服務器系統(tǒng)。
我們提出的新型網(wǎng)絡服務器體系結(jié)構(gòu)以高速信息交換單元為核心，通過整合計算資源、通訊資源和存儲資源及協(xié)調(diào)資源間的均衡配置，以使應用發(fā)揮最大的效能。如圖2所示，本系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要包括高速信息交換單元(1)，內(nèi)含高速交換模塊(2)、通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)、存儲轉(zhuǎn)換模塊(4)，一組處理單元(5)連接于高速交換模塊，一組通訊單元(6)連接于通訊轉(zhuǎn)換模塊，一組存儲單元(7)連接于存儲轉(zhuǎn)換模塊。
高速信息交換單元作為此體系結(jié)構(gòu)的核心，起到協(xié)調(diào)各資源間的通信以及協(xié)議轉(zhuǎn)化等作用。其中高速交換模塊主要負責處理單元之間數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)包的高速交換任務，采用專用的高速交換協(xié)議來實現(xiàn)；通訊轉(zhuǎn)換模塊的作用為在處理單元與通訊單元進行數(shù)據(jù)通信時，負責數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換任務，把以太網(wǎng)包格式轉(zhuǎn)換成處理單元本地協(xié)議可識別的包格式；存儲轉(zhuǎn)換模塊的作用為在處理單元與存儲單元進行數(shù)據(jù)通信時，負責數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換任務，把光纖或SCSI協(xié)議包格式轉(zhuǎn)換成處理單元本地協(xié)議可識別的包格式。
與傳統(tǒng)的以計算資源為核心的網(wǎng)絡服務器體系結(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、存儲單元在各自的資源組中是相互冗余配置的，在某個資源單元發(fā)生故障時(如處理單元)，相應的冗余配置部件會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。
高可擴展的實現(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、存儲單元在設備端口范圍內(nèi)高度擴展，即各資源單元的擴展性僅限于高速信息交換單元內(nèi)高速交換模塊、通訊轉(zhuǎn)換模塊以及存儲轉(zhuǎn)換模塊的端口數(shù)，在端口允許范圍內(nèi)靈活擴展。
權(quán)利要求
1.一種新型網(wǎng)絡服務器體系結(jié)構(gòu)，其特征在于以高速信息交換單元為核心，通過整合計算資源、通訊資源和存儲資源及協(xié)調(diào)資源間的均衡配置，使體系結(jié)構(gòu)發(fā)揮最大的效能，該系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)包括高速信息交換單元(1)，內(nèi)含高速交換模塊(2)、通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)、存儲轉(zhuǎn)換模塊(4)，其中，一組處理單元(5)連接于高速交換模塊，一組通訊單元(6)連接于通訊轉(zhuǎn)換模塊，一組存儲單元(7)連接于存儲轉(zhuǎn)換模塊，其中高速信息交換單元(1)是體系結(jié)構(gòu)的核心，負責協(xié)調(diào)各資源間的通信以及協(xié)議的轉(zhuǎn)化；高速交換模塊(2)主要負責處理單元之間數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)包的高速交換，采用專用的高速交換協(xié)議來實現(xiàn)；通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)在處理單元與通訊單元進行數(shù)據(jù)通信時，負責數(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)議可識別的包格式；存儲轉(zhuǎn)換模塊(4)的作用為在處理單元與存儲單元進行數(shù)據(jù)通信時，負責數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換任務，把光纖或SCSI協(xié)議包格式轉(zhuǎn)換成處理單元本地協(xié)議可識別的包格式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以高速交換為中心的服務器體系結(jié)構(gòu)，其特征在于在體系結(jié)構(gòu)中，處理單元、通訊單元、存儲單元在各自的資源組中相互冗余配置，當某個資源單元發(fā)生故障時，相應的冗余配置部件接管故障部件繼續(xù)工作，從而提高系統(tǒng)的整體可用性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以高速交換為中心的服務器體系結(jié)構(gòu)，其特征在于在體系結(jié)構(gòu)中，處理單元、通訊單元、存儲單元在設備端口范圍內(nèi)，各資源單元的擴展性僅限于高速信息交換單元內(nèi)高速交換模塊、通訊轉(zhuǎn)換模塊以及存儲轉(zhuǎn)換模塊的端口數(shù)，在端口允許范圍內(nèi)靈活擴展。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以高速交換為中心的服務器體系結(jié)構(gòu)，其特征在于體系結(jié)構(gòu)中的處理單元、通訊單元、存儲單元作為系統(tǒng)內(nèi)的模塊化部件，具有靈活配置的功能，這種功能包括從系統(tǒng)中添加部件或刪除部件的操作，這種靈活性體現(xiàn)在添加和刪除某一模塊時，不用對其他模塊進行復雜的配置，以減少系統(tǒng)管理的復雜程度；
全文摘要
本發(fā)明描述了一種新型網(wǎng)絡服務器體系結(jié)構(gòu)，是一種具有高可用、高可擴展、基于模塊化配置特征的服務器體系結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的網(wǎng)絡服務器體系結(jié)構(gòu)以高速信息交換單元為核心，通過整合計算資源、通訊資源和存儲資源，及協(xié)調(diào)資源間的均衡配置，以使應用發(fā)揮最大的效能。本系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要包括高速信息交換單元(1)，內(nèi)含高速交換模塊(2)、通訊轉(zhuǎn)換模塊(3)、存儲轉(zhuǎn)換模塊(4)，一組處理單元(5)連接于高速交換模塊，一組通訊單元(6)連接于通訊轉(zhuǎn)換模塊，一組存儲單元(7)連接于存儲轉(zhuǎn)換模塊。該服務器體系結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)點是，彌補了傳統(tǒng)的以計算資源為核心的網(wǎng)絡服務器體系結(jié)構(gòu)的不足，使其體系結(jié)構(gòu)所帶來的資源均衡配置、靈活擴展等諸多特性，使其更適用于復雜的高性能商業(yè)應用領域，因而具有非常廣闊的發(fā)展前景。
文檔編號H04L12/28GK101026575SQ200710013860
公開日2007年8月29日 申請日期2007年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者王恩東, 尹宏偉, 胡雷釣, 李金 , 王守昊, 公維峰 申請人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司