CN102232218A - 计算机子系统和计算机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种计算机子系统和计算机系统。该计算机子系统包括L个组合节点，每个组合节点包括M个基本节点，每个基本节点包括N个中央处理器CPU和1个节点控制器NC，每个基本节点中的任意两个CPU之间互相连接，每个基本节点中的每个CPU都连接至该基本节点中的NC，并且每个基本节点中的NC都具有路由功能，该M个基本节点中的任意两个NC之间互相连接，该L个组合节点之间通过NC之间的连接而形成的连接，使得任意两个NC之间的通信最多经过三跳，其中L为自然数且大于或等于4，M为自然数且大于或等于1，N为自然数且大于或等于2。本发明实施例的计算机子系统和计算机系统，能够减少互联芯片的种类和数量，简化系统互联结构，提高系统可靠性。

Description

计算机子系统和计算机系统
技术领域
本发明涉及计算机领域，特别涉及计算机领域中的计算机子系统和计算机系统。
背景技术
从系统架构来看，目前的商用服务器大体可以分为三类，即对称多处理器(Symmetric Multi-Processor，简称为“SMP”)结构、非一致存储访问(Non-Uniform Memory Access，简称为“NUMA”)结构以及海量并行处理(Massive Parallel Processing，简称为“MPP”)结构。
所谓对称多处理器结构的服务器，是指服务器中多个中央处理器(Central Processing Unit，简称为“CPU”)对称工作，无主次或从属关系，各CPU共享相同的物理内存，每个CPU访问内存中的任何地址所需时间是相同的，但该类型的服务器的扩展性能非常有限；NUMA结构的服务器的基本特征是具有多个CPU模块，每个CPU模块由多个(例如4个)CPU组成，并且具有独立的本地内存、I/O槽口等，节点之间可以通过互联模块进行连接和信息交互，因此，CPU访问本地内存的速度将远远高于访问远地内存(系统内其它节点的内存)的速度，并且，对于该类型的服务器，当CPU的数量增加时，服务器的性能无法线性增加；MPP结构的服务器则由多个SMP结构的服务器通过一定的节点互联网络进行连接，每个SMP结构的服务器的节点也可以运行自己的操作系统、数据库等，但是每个节点内的CPU不能访问另一个节点的内存，节点之间的信息交互是通过节点之间的互联网络实现的。
目前，商用服务器通常采用多节点互联结构，该多节点互联结构中的每一个节点为一数据处理模块，该数据处理模块包括多个(例如2个)互相连接的CPU和节点控制器(Node Controller，简称为“NC”)。这些节点或数据处理模块通过互联模块而连接，该互联模块通常由多个交叉开关(CrossbarSwitch，简称为“Xbar”)等互联芯片构成。因此，此类通过互联模块连接节点或数据处理模块而形成的服务器，不仅需要的互联芯片种类和数量多、连接复杂，并且系统的可靠性较低，节点间的访问延迟较大，并进而影响系统的运行效率。
发明内容
本发明实施例提供了一种计算机子系统和计算机系统，能够减少互联芯片的种类和数量，同时还能够简化系统互联结构，提高系统可靠性，缩短节点间访问延迟，并进而提高系统运行效率。
一方面，本发明实施例提供了一种计算机子系统，该计算机子系统包括L个组合节点，每个组合节点包括M个基本节点，每个基本节点包括N个中央处理器CPU和1个节点控制器NC，每个基本节点中的任意两个CPU之间都互相连接，每个基本节点中的每个CPU都连接至该基本节点中的NC，并且每个基本节点中的NC都具有路由功能，该M个基本节点中的任意两个NC之间都互相连接，该L个组合节点之间通过不同组合节点的NC之间的连接而形成的连接，使得任意两个NC之间的通信最多经过三跳，其中，L为自然数且L大于或等于4，M为自然数且M大于或等于1，N为自然数且N大于或等于2。
另一方面，本发明实施例提供了一种计算机系统，该计算机系统包括两个相同的根据本发明实施例的计算机子系统，其中第一计算机子系统或第二计算机子系统包括L个组合节点，每个组合节点包括M个基本节点，每个基本节点包括N个中央处理器CPU和1个节点控制器NC，每个基本节点中的任意两个CPU之间都互相连接，每个基本节点中的每个CPU都连接至该基本节点中的NC，并且每个基本节点中的NC都具有路由功能，该M个基本节点中的任意两个NC之间都互相连接，该L个组合节点之间通过不同组合节点的NC之间的连接而形成的连接，使得任意两个NC之间的通信最多经过三跳，其中，L为自然数且L大于或等于4，M为自然数且M大于或等于1，N为自然数且N大于或等于2，其中该第一计算机子系统中的每个组合节点中的至少一个NC，与该第二计算机子系统中的相应组合节点中的相应基本节点的NC互相连接。
基于上述技术方案，本发明实施例的计算机子系统和计算机系统，通过具有路由功能的NC直接与CPU相连，能够避免使用Xbar互联芯片，从而能够减少互联芯片的种类和数量，同时还能够简化系统互联结构，提高系统可靠性，并且通过NC之间的连接使得任意两个NC之间的通信最多只需经过三跳，能够缩短节点间访问延迟，并提高系统运行效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的计算机子系统的示意性结构框图。
图2是根据本发明实施例的计算机子系统中的基本节点的示意性框图。
图3是根据本发明实施例的计算机子系统中的组合节点的示意性框图。
图4是根据本发明实施例的具有不同数量的组合节点的计算机子系统的示意性结构框图。
图5是根据本发明另一实施例的计算机子系统的示意性结构框图。
图6是根据本发明再一实施例的计算机子系统的示意性结构框图。
图7是根据本发明再一实施例的计算机子系统的示意性结构框图。
图8是根据本发明实施例的计算机系统的示意性结构框图。
图9是根据本发明实施例的计算机系统中的两个计算机子系统的相应组合节点的示意性连接框图。
图10是根据本发明另一实施例的计算机系统中的两个计算机子系统的相应组合节点的示意性连接框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
图1示出了根据本发明实施例的计算机子系统的示意性结构框图。根据本发明实施例的计算机子系统包括L个组合节点，每个组合节点包括M个基本节点，每个基本节点包括N个CPU和1个NC，每个基本节点中的任意两个CPU之间都互相连接，每个基本节点中的每个CPU都连接至该基本节点中的NC，并且每个基本节点中的NC都具有路由功能，该M个基本节点中的任意两个NC之间都互相连接，该L个组合节点之间通过不同组合节点的NC之间的连接而形成的连接，使得任意两个NC之间的通信最多经过三跳，其中，L为自然数且L大于或等于4，M为自然数且M大于或等于1，N为自然数且N大于或等于2。
具体地，例如，如图1所示，计算机子系统100包括8个组合节点，每个组合节点包括1个基本节点，该基本节点包括2个CPU和1个NC，在该基本节点中，两个CPU互相连接且都连接至NC，该NC具有路由功能，即该NC内部各个互连接口支持全路由交换，能够将来自相邻基本节点的NC的信息路由至另一相邻基本节点的NC，该8个组合节点之间通过不同组合节点的NC之间的连接而连接，并且任意两个NC之间都直接互相连接，使得任意两个NC之间的通信只需经过一跳。即，在图1所示的实施例中，L为8，M为1且N为2，并且组合节点之间的连接使得任意两个NC之间的通信只需经过一跳。
应理解，本发明实施例仅以图1中的计算机子系统100为例进行说明，该计算机子系统100不应对本发明构成任何限定。
本发明实施例的计算机子系统，通过具有路由功能的NC直接与CPU相连，能够避免使用Xbar互联芯片，从而能够减少互联芯片的种类和数量，同时还能够简化系统互联结构，避免连接复杂而导致出错率增高，从而能够提高系统的可靠性，并且通过NC之间的连接使得任意两个NC之间的通信最多只需经过三跳，能够缩短节点间访问延迟，并提高系统运行效率。
在本发明实施例中，每个基本节点可以包括N个CPU和1个NC，其中N为自然数且N大于或等于2。例如，如图2中的(A)所示，该基本节点3P包括3个CPU和1个NC，该基本节点3P中的任意两个CPU之间都互相连接，且每个CPU都连接至该基本节点中的NC，并且该基本节点3P中的NC具有路由功能。例如，如图2中的(B)所示，该基本节点4P包括4个CPU和1个NC，该基本节点4P中的任意两个CPU之间都互相连接，即任意两个CPU之间都直接连接，且4个CPU都连接至该基本节点中的NC，并且该基本节点4P中的NC具有路由功能。
应理解，每个基本节点具有路由功能指，每个基本节点中的NC都能够将来自与该基本节点相连接的第一基本节点的NC的信息路由到与该基本节点相连接的第二基本节点的NC。由于NC具有路由功能，因而计算机子系统不仅能够减少互联芯片的种类和数量，同时还能够缩短节点间访问延迟，并提高系统运行效率。
可选地，如图1所示，每个基本节点包括2个CPU和1个NC。并且下文中将以包括2个CPU和1个NC的基本节点2P为例进行说明，但本发明并不限于此。
应理解，CPU与CPU之间的连接、CPU与NC之间的连接、不同组合节点中的NC与NC之间的连接，都可以采用相关技术中的互联技术，例如CPU与CPU之间以及CPU与NC之间的连接采用快速通道互联(Quick PathInterconnect，简称为“QPI”)技术，不同组合节点中的NC与NC之间的连接也可以采用QPI技术。
还应理解，在本发明实施例中，仅以基本节点包括1个NC为例进行说明，但本发明实施例并不限于此，根据本发明实施例的计算机子系统的每个基本节点也可以包括多个NC，例如每个基本节点包括至少两个CPU和至少一个NC。
在本发明实施例中，每个组合节点可以包括M个基本节点，其中M为自然数且M大于或等于1，并且M个基本节点中的任意两个NC之间都互相连接。例如，如图2中的(A)和(B)所示，每个组合节点仅包括一个基本节点，即M为1。例如，M还可以为2、3或4，如图3所示。
图3示出了根据本发明实施例的计算机子系统中的组合节点的示意性框图。其中，在图3的(A)中，每个组合节点包括2个相同的基本节点2P，在每个基本节点2P中，任意两个CPU之间都互相连接，并且每个CPU都连接至该基本节点中的NC；在该组合节点中，2个基本节点2P通过各自的NC互相连接而形成该组合节点。在图3的(B)中，每个组合节点包括3个相同的基本节点2P，该3个基本节点2P中的任意两个NC之间互相连接，从而形成该组合节点。同样地，在图4的(C)中，每个组合节点包括4个相同的基本节点2P，每个基本节点2P中的NC都与其余的3个基本节点2P中的NC相连，使得该4个基本节点2P中的任意两个NC之间都互相连接，从而形成该组合节点。
应理解，由于M个基本节点中的任意两个NC之间都互相连接，因而每个组合节点内，任意两个NC之间都可以直接通信，即任意两个NC之间的通信仅需要经过一跳，因而能够进一步减小组合节点间的访问延迟，提高系统的运行效率。
在本发明实施例中，计算机子系统可以包括L个组合节点，其中L为自然数且L大于或等于4，并且L个组合节点通过不同组合节点的NC之间的连接而连接，并且任意两个NC之间的通信最多经过三跳。图4示出了根据本发明实施例的具有不同数量的组合节点的计算机子系统的示意性结构框图。如图4中的(A)所示，该计算机子系统110包括4个组合节点，每个组合节点可以如图3所示包括M个基本节点，每个基本节点可以如图2所示包括N个CPU和1个NC，并且4个组合节点之间通过不同组合节点的NC之间的连接而连接，并且任意两个NC之间的通信最多经过三跳。类似地，如图4中的(B)和(C)所示，计算机子系统120包括5个组合节点，计算机子系统130包括6个组合节点。可选地，根据本发明实施例的计算机子系统包括偶数个组合节点，即L为偶数且L大于或等于4。优选地，如图1所示，计算机子系统包括8个组合节点。下文中将以计算机子系统包括8个组合节点为例进行说明，但本发明并不限于此。
应理解，在本发明实施例中，包括L个组合节点的计算机子系统都以立体架构的形式呈现，以更好地示出各组合节点之间的连接关系，在实际应用中，计算机子系统可以以平面布局，也可以以立体构造布局，本发明对此并不限定。
在本发明实施例中，不同组合节点之间的连接使得任意两个NC之间的通信最多经过三跳。对于每个组合节点仅包括一个基本节点的情况，可选地，该L个组合节点中的任意两个NC之间都互相连接。如图1所示，计算机子系统100包括8个组合节点，每个组合节点都仅包括1个基本节点，并且每个组合节点的NC都与其余的7个组合节点的NC相连，使得任意两个NC之间的通信仅经过一跳。此时8个组合节点中的每个组合节点都处于完全相同的地位。
可选地，如图5所示，当每个组合节点包括1个基本节点时，对于包括8个组合节点的计算机子系统而言，该8个组合节点中的每个NC与该8个组合节点中的其余3个NC互相连接，并使得该L个组合节点中的任意两个NC之间的通信最多经过两跳，由此形成包括16个CPU的计算机子系统。例如，顶面上的任意两个组合节点之间的通信经过一跳，但位于体对角线两端的两个组合节点之间的通信需要经过两跳。
当每个组合节点至少包括两个基本节点时，可选地，任意两个组合节点中的相应的基本节点的NC互相连接。例如，如图6所示，该计算机子系统300包括8个组合节点，每个组合节点包括2个基本节点，称为第一基本节点和第二基本节点，每个基本节点包括2个CPU和1个NC。任意一个组合节点中的第一基本节点的NC仅与其余组合节点中的第一基本节点的NC相连，第二基本节点的NC也仅与相应的第二基本节点的NC相连，由此形成包括32个CPU的计算机子系统。
类似地，如图7所示，示出了每个组合节点包括3个基本节点的计算机子系统400。在该计算机子系统400中，每个组合节点包括的3个基本节点可以分别称为第一基本节点、第二基本节点和第三基本节点。其中，任意两个组合节点中的相应的基本节点的NC互相连接，该相应指对于任意确定的两个组合节点而言，其中一个组合节点的第一基本节点的NC仅与另一组合节点的第一基本节点的NC相连，其中一个组合节点的第二基本节点的NC仅与另一组合节点的第二基本节点的NC相连，并且其中一个组合节点的第三基本节点的NC仅与另一组合节点的第三基本节点的NC相连，由此形成包括48个CPU的计算机子系统。
对于图7所示的计算机子系统400，可以理解的是，该计算机子系统400可以认为是包括8个组合节点，这8个组合节点形成立方体结构，每个组合节点相应于该立方体的顶点，并且每个顶点处于完全相同的地位，每个组合节点包括3个基本节点；另一方面，该计算机子系统400也可以理解为，每个组合节点中的第一基本节点、第二基本节点和第三基本节点都分别形成立方体结构，每个立方体的顶点对应于一个基本节点，而这三个立方体相应的顶点互相连接，即也可以认为该计算机子系统400包括三个如图1所示的计算机子系统100，这三个计算机子系统100的相应顶点互相连接。
因此，本发明实施例的计算机子系统，通过具有路由功能的NC直接与CPU相连，能够避免使用Xbar互联芯片，从而能够减少互联芯片的种类和数量，同时还能够简化系统互联结构，避免连接复杂而导致出错率增高，从而能够提高系统的可靠性，并且通过NC之间的连接使得任意两个NC之间的通信最多只需经过三跳，能够缩短节点间访问延迟，并提高系统运行效率。
另一方面，本发明实施例还提供了一种计算机系统。下面将结合图8至图10对该计算机系统进行描述。
图8示出了根据本发明实施例的计算机系统的示意性结构框图。根据本发明实施例的计算机系统包括：两个相同的根据本发明实施例的计算机子系统，其中第一计算机子系统或第二计算机子系统包括L个组合节点，每个组合节点包括M个基本节点，每个基本节点包括N个中央处理器CPU和1个节点控制器NC，每个基本节点中的任意两个CPU之间都互相连接，每个基本节点中的每个CPU都连接至该基本节点中的NC，并且每个基本节点中的NC都具有路由功能，该M个基本节点中的任意两个NC之间都互相连接，该L个组合节点之间通过不同组合节点的NC之间的连接而形成的连接，使得任意两个NC之间的通信最多经过三跳，其中，L为自然数且L大于或等于4，M为自然数且M大于或等于1，N为自然数且N大于或等于2，其中该第一计算机子系统中的每个组合节点中的至少一个NC，与该第二计算机子系统中的相应组合节点中的相应基本节点的NC互相连接。
具体地，例如，如图8所示，计算机系统500包括两个相同的根据本发明实施例的计算机子系统510和520，其中该第一计算机子系统510中的每个组合节点中的至少一个NC，与该第二计算机子系统520中的相应组合节点中的相应基本节点的NC互相连接，例如510或520的每个组合节点包括两个基本节点，称为第一基本节点和第二基本节点，510中的第一组合节点的第一基本节点的NC与520中的第一组合节点的第一基本节点的NC相连；510中的第二组合节点的第一基本节点的NC与520中的第二组合节点的第一基本节点的NC相连，并且510中的第二组合节点的第二基本节点的NC与520中的第二组合节点的第二基本节点的NC相连。
在本发明实施例中，计算机子系统的每个基本节点可以包括2个CPU和1个NC。可选地，计算机子系统可以包括八个组合节点。可选地，计算机子系统的每个基本节点中的NC都能够将来自与该基本节点相连接的第一基本节点的NC的信息路由到与该基本节点相连接的第二基本节点的NC。可选地，当每个组合节点包括1个基本节点时，计算机子系统的L个组合节点中的任意两个NC之间互相连接。可选地，当每个组合节点包括1个基本节点时，计算机子系统的L个组合节点中的每个NC与该L个组合节点中的其余3个NC互相连接，并使得该L个组合节点中的任意两个NC之间的通信最多经过两跳。可选地，当M大于或等于2时，计算机子系统的任意两个组合节点中的相应的基本节点的NC互相连接。
应理解，本发明实施例以计算机子系统包括8个组合节点，并且每个基本节点包括2个CPU和1个NC为例，但本发明并不限于此。
例如，当图8所示的计算机系统包括如图5所示的计算机子系统时，可以方便且高效地由包括16个CPU的计算机子系统，形成包括32个CPU的计算机系统；当当图8所示的计算机系统包括如图6所示的计算机子系统时，可以方便且高效地由包括32个CPU的计算机子系统，形成包括64个CPU的计算机系统；当图8所示的计算机系统包括如图7所示的计算机子系统时，可以方便且高效地由包括48个CPU的计算机子系统，形成包括96个CPU的计算机系统。
因此，本发明实施例的计算机系统，通过两个相同的计算机子系统的相应组合节点中的相应基本节点的NC互相连接，不仅能够减少互联芯片的种类和数量，简化系统互联结构，避免连接复杂而导致出错率增高，从而能够提高系统的可靠性，提高系统运行效率，还能够高效地扩展互连系统的CPU的数量，简化CPU的互联，缩短节点间访问延迟。
可选地，第一计算机子系统中的每个组合节点中的每个NC，与第二计算机子系统中的相应组合节点中的相应基本节点的NC互相连接。
例如，如图9所示，每个组合节点包括2个基本节点，其中图9中的(a)例如是第一计算机子系统中的一个组合节点的示意图，图9中的(b)例如是第二计算机子系统中的一个相应组合节点的示意图，例如都是第一组合节点。在图9中，第一计算机子系统的第一组合节点中的第一基本节点的NC与第二计算机子系统的第一组合节点中的第一基本节点的NC相连，并且第一计算机子系统的第一组合节点中的第二基本节点的NC与第二计算机子系统的第一组合节点中的第二基本节点的NC相连。
应理解，与图9所对应的计算机系统可以认为是具有图1所示构架的计算机子系统，其中该计算机子系统的组合节点包括4个基本节点，每个基本节点的NC之间的连接如图9所示。
类似地，图10示出了根据本发明实施例的计算机系统中的两个计算机子系统的相应组合节点的示意性连接框图。如图10所示，每个组合节点包括3个基本节点，其中图10中的(a)例如是第一计算机子系统中的一个组合节点的示意图，图10中的(b)例如是第二计算机子系统中的一个相应组合节点的示意图，例如都是第一组合节点，该第一计算机子系统中的每个组合节点中的每个NC，与该第二计算机子系统中的相应组合节点中的相应基本节点的NC互相连接。
因此，本发明实施例的计算机系统，通过两个相同的计算机子系统的相应组合节点中的相应基本节点的NC互相连接，还能够高效地扩展互连系统的CPU的数量，简化CPU的互联，并能够提高系统的可靠性，缩短节点间访问延迟，提高系统运行效率。
应理解，本发明实施例仅以两个相同的计算机子系统构成计算机系统为例进行说明，三个或更多的相同的计算机子系统也能构成计算机系统，其中，可选地，各计算机子系统的中的每个组合节点中的每个NC，与其余计算机子系统中的相应组合节点中的相应基本节点的NC互相连接。
应理解，上文尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种计算机子系统，其特征在于，包括L个组合节点，每个组合节点包括M个基本节点，每个基本节点包括N个中央处理器CPU和1个节点控制器NC，每个基本节点中的任意两个CPU之间都互相连接，每个基本节点中的每个CPU都连接至所述基本节点中的NC，并且每个基本节点中的NC都具有路由功能，所述M个基本节点中的任意两个NC之间都互相连接，所述L个组合节点之间通过不同组合节点的NC之间的连接而形成的连接，使得任意两个NC之间的通信最多经过三跳，其中，L为自然数且L大于或等于4，M为自然数且M大于或等于1，N为自然数且N大于或等于2。
2.根据权利要求1所述的计算机子系统，其特征在于，每个基本节点包括2个CPU和1个NC。
3.根据权利要求1所述的计算机子系统，其特征在于，所述计算机子系统包括八个组合节点。
4.根据权利要求1所述的计算机子系统，其特征在于，每个基本节点中的NC都能够将来自与所述基本节点相连接的第一基本节点的NC的信息路由到与所述基本节点相连接的第二基本节点的NC。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的计算机子系统，其特征在于，当每个组合节点包括1个基本节点时，所述L个组合节点中的任意两个NC之间互相连接。
6.根据权利要求3所述的计算机子系统，其特征在于，当每个组合节点包括1个基本节点时，所述L个组合节点中的每个NC与所述L个组合节点中的其余3个NC互相连接，并使得所述L个组合节点中的任意两个NC之间的通信最多经过两跳。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的计算机子系统，其特征在于，当M大于或等于2时，任意两个组合节点中的相应的基本节点的NC互相连接。
8.一种计算机系统，其特征在于，包括两个相同的根据权利要求1至7中任一项所述的计算机子系统，其中第一计算机子系统中的每个组合节点中的至少一个NC，与第二计算机子系统中的相应组合节点中的相应基本节点的NC互相连接。
9.根据权利要求8所述的计算机系统，其特征在于，其中所述第一计算机子系统中的每个组合节点中的每个NC，与所述第二计算机子系统中的相应组合节点中的相应基本节点的NC互相连接。
10.根据权利要求9所述的计算机系统，其特征在于，每个计算机子系统包括八个组合节点，每个组合节点包括M个基本节点，每个基本节点包括2个CPU和1个NC。
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