CN102118288B - 物理服务器、集群系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物理服务器，及一种集群系统及其实现方法，克服现有技术中通过SMP机器实现集群系统所存在的硬件利用率不足的缺陷，其中该集群系统包括若干台物理服务器，每台物理服务器内包含CPU及内存，还设置有专用集成电路以及高速互联网络接口，高速互联网络接口连接到一高速互联网络，专用集成电路与CPU及高速互联网络接口连接；各物理服务器上的专用集成电路，用于将所述集群系统内各物理服务器的CPU及内存划分成动态大小的虚拟服务器。本发明利用专用集成电路将物理服务器的CPU和内存划分成动态大小的虚拟服务器，以解决数据中心领域硬件利用率不足和现有虚拟化方案的局限。
Description
技术领域
本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种物理服务器，以及一种集群系统及该种集群系统的实现方法。
背景技术
计算机集群是一种能够将多台计算机用于并行计算的体系结构，通常由通过低延迟的高速互联网络连接的多个计算节点构成。目前市场主流的计算机集群为分布式内存的集群，每台物理服务器的中央处理器(CPU)访问自己的内存，并通过网络与其他服务器节点的CPU连接，进而访问其内存。整个集群通过消息传递机制保证CPU间的通讯，各计算节点的CPU只能直接访问自己的内存。
但是，目前很多应用还无法利用消息传递机制利用集群来进行共同计算，需要在一计算节点上利用大内存进行计算，而无法利用其他计算节点上的内存。这对于很多数据中心来说，必须添置对应的昂贵的对称多处理(SymmetricMultiprocessing，SMP)机器来满足客户的应用需求，这就带来了硬件利用率不足、集群硬件成本较高等问题。
现有技术也有利用软件虚拟化技术，将分布式内存的集群虚拟为一台SMP机器。但是，这种技术在实际应用时，一方面延迟过长，另一面需要对应用做出一定的针对性改动，不便于普遍推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是需要提供一种集群系统技术，克服现有技术中通过SMP机器实现集群系统所存在的硬件利用率不足的缺陷。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种集群系统，包括若干台物理服务器，每台物理服务器内包含相互连接的CPU及内存，其中：
每台物理服务器上设置有专用集成电路以及高速互联网络接口；
各物理服务器上的高速互联网络接口，用于连接到一高速互联网络；
在各物理服务器内部，专用集成电路与CPU及高速互联网络接口连接；
各物理服务器上的专用集成电路，用于将所述集群系统内各物理服务器的CPU及内存划分成动态大小的虚拟服务器。
优选地，在各物理服务器内部，专用集成电路通过系统总线与CPU连接。
优选地，在各物理服务器内部，专用集成电路通过PCI-E总线与高速互联网络接口连接。
优选地，所述高速互联网络包括以太网或无限带宽网络。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种集群系统的实现方法，所述集群系统包含若干物理服务器，每台物理服务器内包含相互连接的CPU及内存，该方法包括如下步骤：
在每台物理服务器上设置专用集成电路以及高速互联网络接口；
将各物理服务器上的高速互联网络接口连接到一高速互联网络；
在各物理服务器内部，将专用集成电路与CPU及高速互联网络接口连接；
利用各物理服务器上的专用集成电路，将所述集群系统内各物理服务器的CPU及内存划分成动态大小的虚拟服务器。
优选地，在各物理服务器内部，专用集成电路通过系统总线与CPU连接。
优选地，在各物理服务器内部，专用集成电路通过PCI-E总线与高速互联网络接口连接。
优选地，所述高速互联网络包括以太网或无限带宽网络。
本发明还提供了一种物理服务器，包含相互连接的CPU及内存，还包含：
专用集成电路，与所述CPU连接；
高速互联网络接口；与所述专用集成电路连接，用于将所述物理服务器连接到一高速互联网络。
优选地，所述专用集成电路通过系统总线与所述CPU连接；所述高速互联网络接口与所述专用集成电路通过PCI-E总线连接。
与现有技术相比，本发明利用专用集成电路(Application-specificintegrated circuit，ASIC)将物理服务器的CPU和内存划分成动态大小的虚拟服务器，也可将多台物理服务器的硬件资源整合在一起，令一个分布式内存的集群变成一个或多个SMP机器，以解决数据中心领域硬件利用率不足和现有虚拟化方案的局限。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。在附图中：
图1是本发明实施例的一种集群系统的组成示意图；
图2是本发明实施例的一种集群系统的实现方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
首先，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征的相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一、一种集群系统
如图1所示，在实施例中，每台物理服务器10的主板上设置有专用集成电路(Application-specific integrated circuit，ASIC)20以及高速互联网络接口30，在各物理服务器内部，ASIC 20通过系统总线与CPU 40连接并进行通信，通过PCI-E总线与高速互联网络接口30连接。各物理服务器10上的ASIC 20，用于根据应用需求，将集群系统内的各物理服务器的CPU 40和内存50(在各物理服务器内部，内存50通过系统总线与CPU 40连接)划分成动态大小的虚拟服务器。需要说明的是，ASIC 20与高速互联网络接口30及CPU 40之间，以及CPU 40与内存50之间，也可以通过其他方式连接，本实施例所提供的连接方式是一种较佳的选择。
各物理服务器10上设置的高速互联网络接口30，用于将物理服务器10连接到一高速互联网络60上，如此，各物理服务器10通过高速互联网络60连接在一起，形成一高速互联的集群系统，实现了将多台物理服务器的硬件资源整合在一起，使得一个分布式内存的集群系统变成一个或多个SMP机器。同时，也保证了集群系统中每台物理服务器的内存一致性，使得分布式内存的集群系统能够获得传统的大型SMP系统的工作效果，却无需像传统大型SMP系统那样采用定制化的硬件。
在本实施例中，高速互联网络60比如可以为以太网或无限带宽(Infiniband，IB)网络，相应地，每台物理服务器内部的高速互联网络接口为以太网接口或者IB网络接口。
实施例二、一种集群系统的实现方法
结合图1所示的集群系统实施例，图2所示的本实施例主要包括如下步骤：
步骤S210，在每台物理服务器的主板上分别设置ASIC及高速互联网络接口；
步骤S220，在各物理服务器内部，ASIC与CPU之间通过系统总线连接，ASIC与高速互联网络接口之间通过PCI-E总线连接；
步骤S230，将各物理服务器上的高速互联网络接口连接到一高速互联网络上；
步骤S240，利用各物理服务器上的ASIC，根据应用需求将集群系统内各物理服务器的CPU和内存整体划分成动态大小的虚拟服务器；其中，各物理服务器内部的CPU和内存之间通过系统总线连接。
需要说明的是，本实施例中的上述各步骤之间，并没有逻辑上的先后顺序。比如，步骤S220可以在步骤S230之后进行，或者与步骤S230同步进行，等等。
本发明技术方案通过ASIC和高速网络，使得集群系统中每台物理服务器的内存皆可以提供同等的计算能力，克服了现有技术采用SMP机器使得系统成本高昂的不足，并且也克服了现有的软件虚拟化技术延迟过长的缺陷。
本发明中的ASIC，其作用可以视为各物理服务器中的内存的一致性控制器，其允许不同物理服务器上运行的应用能够同时读取或写入同一内存页面。
本发明集群系统中的内存和CPU，通过ASIC和高速互联网络，实现了不同计算节点的CPU可以直接访问其他计算节点的内存，使得集群系统整体形成了一个虚拟化的SMP服务器。
本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种集群系统，包括若干台物理服务器，每台物理服务器内包含相互连接的CPU及内存，其特征在于：
每台物理服务器上设置有专用集成电路以及高速互联网络接口；
各物理服务器上的高速互联网络接口，用于连接到一高速互联网络；
在各物理服务器内部，专用集成电路与CPU及高速互联网络接口连接；
各物理服务器上的专用集成电路，用于将所述集群系统内各物理服务器的CPU及内存划分成动态大小的虚拟服务器；还用于将多台物理服务器的硬件资源整合在一起，令一个分布式内存的集群变成一个或多个对称多处理SMP机器；
通过专用集成电和高速网络，使得集群系统中每台物理服务器的内存皆可以提供同等的计算能力；
集群系统中的内存和CPU通过专用集成电路和高速互联网络，实现不同计算节点的CPU能够直接访问其他计算节点的内存，使得集群系统整体形成了一个虚拟化的对称多处理SMP服务器；所述专用集成电路的作用为，作为各物理服务器中的内存的一致性控制器，其允许不同物理服务器上运行的应用能够同时读取或写入同一内存页面。
2.根据权利要求1所述的集群系统，其特征在于：
在各物理服务器内部，专用集成电路通过系统总线与CPU连接。
3.根据权利要求1或2所述的集群系统，其特征在于：
在各物理服务器内部，专用集成电路通过PCI-E总线与高速互联网络接口连接。
4.根据权利要求1所述的集群系统，其特征在于：
所述高速互联网络包括以太网或无限带宽网络。
5.一种集群系统的实现方法，所述集群系统包含若干物理服务器，每台物理服务器内包含相互连接的CPU及内存，其特征在于，该方法包括如下步骤：
在每台物理服务器上设置专用集成电路以及高速互联网络接口；
将各物理服务器上的高速互联网络接口连接到一高速互联网络；
在各物理服务器内部，将专用集成电路与CPU及高速互联网络接口连接；
利用各物理服务器上的专用集成电路，将所述集群系统内各物理服务器的CPU及内存划分成动态大小的虚拟服务器；还将多台物理服务器的硬件资源整合在一起，令一个分布式内存的集群变成一个或多个对称多处理SMP机器；
通过专用集成电和高速网络，使得集群系统中每台物理服务器的内存皆可以提供同等的计算能力；
集群系统中的内存和CPU通过专用集成电路和高速互联网络，实现不同计算节点的CPU能够直接访问其他计算节点的内存，使得集群系统整体形成了一个虚拟化的对称多处理SMP服务器；所述专用集成电路的作用为，作为各物理服务器中的内存的一致性控制器，其允许不同物理服务器上运行的应用能够同时读取或写入同一内存页面。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：
在各物理服务器内部，专用集成电路通过系统总线与CPU连接。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：
在各物理服务器内部，专用集成电路通过PCI-E总线与高速互联网络接口连接。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述高速互联网络包括以太网或无限带宽网络。
9.一种采用如权利要求5所述方法的物理服务器，包含相互连接的CPU及内存，其特征在于，还包含：
专用集成电路，与所述CPU连接；
高速互联网络接口；与所述专用集成电路连接，用于将所述物理服务器连接到一高速互联网络。
10.根据权利要求9所述的物理服务器，其特征在于：
所述专用集成电路通过系统总线与所述CPU连接；
所述高速互联网络接口与所述专用集成电路通过PCI-E总线连接。
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