CN102223296A - 一种统一计算系统 - Google Patents

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马红兵
王乾
顾金舵
卫伟
杨长瑀
王介强
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Abstract

本发明公开了一种统一计算系统。该系统包括：至少一片用于数据交换的交换板，至少一片标准服务器刀片，至少一片外设板，以及用于连接所述服务器刀片、外设板以及交换板的背板，所述背板的正反两面分别设置有数量相同的多个PCI-E接口，两面的PCI-E接口一一对应连接；所述SSI标准服务器刀片通过扩展其PCI-E接口与背板连接；所述背板内部设置有10GBASE-KR总线，背板反面还设置有至少与该面PCI-E接口的数量相同的10GBASE-KR接口；所述外设板上设置有一个PCI-E接口和一个或两个10GBASE-KR接口，并通过背板反面的PCI-E接口和10GBASE-KR接口与背板连接；所述交换板上设置有与SSI标准服务器刀片的数量相同的10GBASE-KR接口。本发明可简化组网应用。

Description

一种统一计算系统
技术领域
本发明涉及一种计算机系统，尤其涉及一种统一计算系统，属于计算机领域。
背景技术
新的网络发展趋势对网络设备的带宽接入能力、交换容量、接口带宽、处理能力以及处理密度等各方面均提出了更高的要求。在这种情况下，传统的电信机房一般通过增加设备或服务器来进行扩容，以提高业务处理能力。但是这种扩容方法存在着诸多弊端，如：设备种类增多，用户投资较大，占用更多的机房空间，功耗增加、维护困难等，尤其是虚拟化带来了更大的复杂性，这些问题使得机房不堪重负。不断增加的管理点、难以保持策略的一致性、愈发难以保障的业务安全性、及扩展性的降低，都迫切希望能有更好的设备解决方案。
此外，信息技术和网络技术在积极影响人们生活学习的同时，也为国家安全和社会稳定带来了巨大的挑战。因此，为了保证社会的安定和谐，必须加大对网络犯罪进行全面监控的力度，并借助网络手段帮助案件调查和取证。目前现有的监管系统中，存在着采集设备、接入设备、预处理设备、交换系统以及后端处理系统等众多设备，且数量庞大。随着今后业务的发展，势必会增加更多的设备，给整个监管系统部署和维护带来很大的困难。
以上两种服务器群组的组网应用涉及到很多种设备，不仅管理复杂，一旦需要扩容时，有时会牵一发而动全身。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的组网复杂的不足，提供一种统一计算系统，将专用分流设备、交换设备、负载均衡设备、计算刀片、加速网卡等功能融合到一个系统内，可在此系统上完成各种设备功能，从而大大简化组网应用。
具体而言，本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种统一计算系统，包括：至少一片用于数据交换的交换板，至少一片标准服务器刀片，至少一片外设板，以及用于连接所述服务器刀片、外设板以及交换板的背板，所述背板的正反两面分别设置有数量相同的多个PCI-E接口，两面的PCI-E接口一一对应连接；所述SSI标准服务器刀片通过扩展其PCI-E接口与背板连接；所述背板内部设置有10GBASE-KR总线，背板反面还设置有至少与该面PCI-E接口的数量相同的10GBASE-KR接口；所述外设板上设置有一个PCI-E接口和一个或两个10GBASE-KR接口，并通过背板反面的PCI-E接口和10GBASE-KR接口与背板连接；所述交换板上设置有与SSI标准服务器刀片的数量相同的10GBASE-KR接口。
本发明中，外设板可以是网络处理板或存储板等。优选地，所述外设板为网络处理板，所述网络处理板包括用于接入网络数据的接口模块，以及与接口模块连接的网络处理器模块；所述网络处理器模块具有用于与所述背板连接的PCI-E接口和10GBASE-KR接口。
进一步地，所述接口模块为1x10G POS、4x2.5G POS、1x40G POS或以太网接口模块。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：可灵活接入各种网络；可方便提供各种应用功能，合理分配处理任务，有效提升服务器刀片的处理能力；可减少工程布线，方便工程部署和管理维护。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中的统一计算系统的硬件结构示意图；
图2为本发明具体实施方式中的统一计算系统的原理示意图；
图3为本发明具体实施方式中背板的结构示意图；
图4为本发明具体实施方式中交换板的结构示意图；
图5为本发明具体实施方式中网络处理板的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
本发明的统一计算系统的结构如图1所示，系统为前、后插板，位于机箱前部的为SSI标准服务器刀片（可插10片左右）和系统电源（可N+1或1：1冗余），兼容原有SSI标准服务器刀片系统的所有特性；位于机箱后部的为网络处理板和交换板，背板位于机箱中间。系统前面插板中的每片服务器刀片除了标准的电源和以太网接口跟背板相连外，还通过PCI-E扩展卡提供PCI-E接口跟背板相连；系统后面插板中的网络处理板与前面的服务器刀片一一对应，每片网络处理板提供PCI-E接口和一组或两组10GBASE-KR接口跟背板相连；背板除提供前后插板的PCI-E接口对接外，还将每片网络处理板槽位的所有10GBASE-KR总线汇聚到交换板槽位，使各网络处理板和交换板之间实现无阻塞交换。
图3是本发明背板（或称中板）的结构示意图。原标准刀片服务器背板只支持PCI-E扩展总线连接，要想在机框扩展模块中插入网络处理板并在各处理板间实现流量负载均衡功能，就要在背板上增加交换互联线，使系统能添加万兆以太网交换模块，从而实现各刀片扩展模块间的万兆以太网交换。网络处理板就设计成计算刀片的PCI-E扩展网卡形式，插在计算刀片的后面，网络处理板同时出万兆以太网上中板连到交换板上。本发明的背板除保留原标准所有的各模块间的连线外，增加了各服务器刀片与外设之间相连的10组PCI-E总线，增加了各网络处理板与新设的以太交换板间的万兆以太10GBASE-KR总线。
图4是交换板的结构示意图，根据设计的需要，交换板应具备大容量的交换性能，能够满足各网络处理板间数据交换和级联的需求，如果系统服务器刀片按10片设计，则交换容量至少为20x10Gbps，本发明的交换板主要由主控制器CPU和万兆以太网交换芯片构成，主控制器和交换芯片之间通过PCI总线相连。主控制器可以选择Freescale公司的PowerPC 854x系列CPU，交换芯片可以选用Broadcom公司的BD56800或BD56820芯片，至少可以提供20个10G以太网接口，其中10个10G以太网10GBASE-KR总线跟背板互联，其余10G以太网接口可从面板出来，提供对外接口。
图5 是网络处理板的结构示意图，网络处理板包括用于接入网络数据的接口模块，以及与接口模块连接的网络处理器模块；所述网络处理器模块具有用于与所述背板连接的PCI-E接口和10GBASE-KR接口。所述接口模块为1x10G POS或4x2.5G POS或1x40G POS或以太网接口模块。其工作原理是，由网络接口模块将网络流量接入，然后由网络处理器模块进行报文分析、统计、过滤及处理转发等，若只有单个服务器刀片组网，则直接将网络处理器处理后的数据流量通过PCI-E总线传送至前端的服务器板进行进一步的计算和存储；若有多个服务器刀片进行组网，则需要网络处理板提供负载均衡分发功能，网络处理器基于恰当的负载均衡策略将处理过的数据流量经由高带宽的背板通过交换控制板将数据分发到其他对应的网络处理板网络处理器进行处理，然后通过PCI-E总线将数据流量传送到对应前端服务器刀片板进行计算和存储。该网络处理板的关键是要做到数据流从外部接口输入/输出，经处理后，要能线速通过PCI-E总线，要达到这个要求，1、我们在选择网络处理器方案时，要特别注意其数据流是否能线速转发到PCI-E总线，因为很多网络处理器只能在I/O接口间做线速转发；2、PCI-E总线带宽必须能与接口速率相匹配，可选PCI x4或x8等；3、如果要实现10G接口的接入，则网络处理器处理性能至少要达到30Gbps。具体实现方法可有以下几种：
1、采用Ezchip公司的NP3或NP4芯片方法，这类芯片，只在接口（SPI或10GBASE-KR）间做高速数据转发，需要采用FPGA进行接口逻辑转换，将一个10GBASE-KR接口转换为PCI-E接口，才能满足需求。
2、采用NetLogic公司的XLP8000系列或4000系列网络处理器方法，该芯片可以实现从10GBASE-KR接口跟PCI接口的线速转发。
图5中，PCI-E总线是与服务器刀片相连，10GBASE-KR总线是通过背板与交换板相连。网络处理器可灵活编程，方便实现各种数据包处理应用。
本发明的工作原理（如图2所示）为：通过网络处理板的接口模块接入高带宽的数据流量，由网络处理器模块进行基于网络处理器架构的报文分析、统计、过滤及转发等，若只有单个服务器刀片组网，则直接将网络处理器处理后的数据流量通过PCI-E总线传送至前端的服务器板进行进一步的计算和存储；若有多个服务器刀片进行组网，则需要网络处理板提供负载均衡功能，网络处理器执行恰当的负载均衡算法将处理过的数据流量经由万兆以太网交换背板和交换控制板将数据交换到其他对应网络处理器，然后该网络处理器通过PCI-E总线将数据流量传送到对应前端服务器刀片板进行计算和存储。

Claims (3)

1.一种统一计算系统，包括：
至少一片用于数据交换的交换板，至少一片SSI标准服务器刀片，至少一片外设板，以及用于连接所述服务器刀片、外设板以及交换板的背板，其特征在于，
所述背板的正反两面分别设置有数量相同的多个PCI-E接口，两面的PCI-E接口一一对应连接；所述SSI标准服务器刀片通过扩展其PCI-E接口与背板连接；所述背板内部设置有10GBASE-KR总线，背板反面还设置有至少与该面PCI-E接口的数量相同的10GBASE-KR接口；所述外设板上设置有一个PCI-E接口和一个或两个10GBASE-KR接口，并通过背板反面的PCI-E接口和10GBASE-KR接口与背板连接；所述交换板上设置有与SSI标准服务器刀片的数量相同的10GBASE-KR接口。
2.如权利要求1所述统一计算系统，其特征在于，所述外设板为网络处理板，所述网络处理板包括用于接入网络数据的接口模块，以及与接口模块连接的网络处理器模块；所述网络处理器模块具有用于与所述背板连接的PCI-E接口和10GBASE-KR接口。
3.如权利要求2所述统一计算系统，其特征在于，所述接口模块为1x10G POS、4x2.5G POS、1x40G POS或以太网接口模块。
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