CN103116559B - 一种高速互联服务器系统的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高速互联服务器系统的设计方法，整个系统结构采用正交连接器作为传输的介质，减小高速信号的传输距离、降低高速信号在传输过程中信号品质的衰减，并且系统架构中的扩展IO单元与高速互联单元通过正交连接器共享高速通信信道，作为扩展IO单元，通过高速通信信道为系统中的信息处理单元扩展IO使用空间，使系统针对千/万兆以太网、超高速Infiniband网络、光纤FC多种信息进行处理，并且整系统通过IO扩展单元还可扩展系统本身的数据存储空间和增强数据容错能力，作为高速信息交换单元，通过高速通信信道使系统中的信息处理单元实现信息的交互、访问与处理。

Description

一种高速互联服务器系统的设计方法

技术领域

本发明涉及计算机通信领域，具体涉及一种高速互联服务器系统的设计方法。

背景技术

高性能计算技术的发展是伴随着计算机技术的发展而发展的，也就是说，从计算机技术诞生之日起，人们就在为追求更高计算能力的计算机系统而努力。在过去几十年间，可以说是高性能计算机体系结构和通信技术不断创新的年代，出现了包括MPP、SMP、集群等各种各样的体系结构及网络互联技术。尤其是最近几年，集群技术发展迅速，已经成为构建超级计算机系统的主流架构之一。

然而，集群架构服务器系统目前应用还比较单一，主要应用在科学计算领域，并已经成为科学计算领域的主流体系架构，但在商业计算领域应用甚少，这主要是由其自身的体系架构特点决定的。传统的集群架构服务器系统是以计算资源为核心的，而商业计算领域比较关注的存储资源无法直接在目前基于集群架构服务器系统体系架构中实现，只能通过采用独立IO处理刀片的方式解决。

通常我们构建传统的科学计算集群系统需要3套配套的互连网络来实现，它们分别是通讯网络、存储网络和进程间通信网络。这三套网络分别通过相应的交换机和适配卡连接到计算资源上，通讯网络的作用是实现外部用户对系统内计算资源的访问，交换机一般采用千兆以太网交换机；存储网络一般采用SAN解决方案，即光纤存储设备连接到光纤交换机上，并与系统内的计算资源相连；进程间通信网络的作用是实现计算资源节点间的高速通信，交换机一般采用高带宽、低延迟的高速交换设备。

这种传统的以计算资源为核心的网络服务器系统比较适合于科学计算应用，因为此类应用多为计算密集型应用，对与外部网络的通信和与存储资源的通信要求不高。然而，在日益增长的高性能商业计算应用领域中，对系统的可用性、可扩展性、系统资源的均衡配置等要求较高，在现有网络服务器系统体系结构的基础上，提出一种可以在科学计算和商业应用之间相互自由切换的网络服务器体系结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速互联服务器系统的设计方法。

本发明的目的是按以下方式实现的，本发明的结构区别于传统的以计算资源为中心的网络服务器体系结构，在体系结构中，打破了原有服务器体系架构IO与高速通信模块体系分离的设计，通过基于正交连接器将IO与高速通信模块采用统一的体系架构设计，可以在统一体系架构中实现IO与高速通信模块的按需互换,并且整系统采用基于正交连接器的设计，避免了原有服务器通讯系统架构中高速信号传输距离过长导致信号传输品质降低的问题，缩短高速信号传输距离、提高信号质量，该系统体系结构包括：信息处理单元、高速通信互联单元、IO扩展单元和信息管理单元，其中：

信息处理单元，主要负责各种类型数据的计算及处理；

高速信息交换单元，采用高带宽、低传输时延的设计，主要负责信息处理单元之间以及多个系统间数据通信的数据包的高速交换；

IO扩展单元，可以通过高速通信信道为系统中的信息处理单元扩展IO使用空间，可以使系统针对千/万兆以太网、超高速Infiniband网络、光纤FC等多种信息进行处理，并且整系统通过IO扩展单元还可扩展系统本身的数据存储空间和增强数据容错能力；

信息管理单元，负责对信息处理单元、高速信息交换单元、IO扩展模块的状态监控和配置管理；

本发明的有益效果是：打破了原有服务器体系架构IO与高速通信模块体系分离的设计，将IO与高速通信模块采用统一的体系架构设计，可以在统一体系架构中实现IO与高速通信模块的互换，使其体系结构所带来的资源均衡配置、灵活扩展等诸多特性，使其更适用于复杂的高性能商业应用领域，因而具有非常广阔的发展前景。

附图说明

图1是互换式的可扩展IO与高速互联通信的网络服务器系统结构示意图；

图2是基于正交连接器搭配可扩展IO模块的服务器系统结构原理示意图；

图3是基于正交连接器搭配高速互联通信模块的服务器系统结构原理示意图。

具体实施方式

参照说明书附图对本发明的方法作以下详细地说明。

下面参照附图，对本发明的内容以一个具体实例来描述实现这一体系结构的过程。

正如发明内容中所描述的，本发明体系结构主要包括：信息处理单元、高速信息互联单元、IO扩展单元和信息管理单元。

处理单元基于通用的计算机体系架构，主要采用基于Intel Xeon处理器及相应芯片组构建处理单元计算平台；高速信息交换单元起到协调各资源间的通信以及协议转化等作用，因而对这一设备的性能、可用性以及协议的兼容性要求较高。因而需要此设备具有较高的通信带宽和较低的通信延迟等物理特性；同时，此体系结构主要用于商业计算应用，因而对商业计算应用的传统传输协议的兼容也显得至关重要。而满足上述要求的高速互连设备并不多见，比较典型的如Infiniband、PCI-E等新兴的总线技术；存储转换单元，主要是满足商用计算应用的需求，采用基于PCI-E总线的设计，可以为信息处理单元方便的进行IO放面的扩展，例如HCA卡、SAS RAID卡、万兆光纤网卡、图形处理卡；通信转换单元基于目前通用的以太网传输技术设计，采用业界通用的以太网交换解决方案，在处理单元与通讯单元进行数据通信时，负责数据包的转换，把以太网包格式转换成处理单元本地协议可识别的包格式；信息管理单元采用基于标准的计算机管理总线设计，可以对信息处理单元、高速信息交换单元、通讯转换单元的状况进行监督，并可对上述单元进行配置和基于预定策略的管理。

我们提出的新型基于正交连接器可互换式的扩展IO与高速互联服务器系统架构以高速信息交换和IO扩展单元为核心，通过整合计算资源、通讯资源和存储资源及协调资源间的均衡配置，以使应用发挥最大的效能。如图2和图3所示，本系统体可以在一个统一的系统体系架构内实现基于高速信息通讯的科学计算和商用存储等应用的互换。

与传统的以计算资源为核心的网络服务器体系结构相比，这种新型的体系结构具有高可用性、高可扩展，以及基于模块化部件灵活配置等特性。

其中，高可用性的实现方式描述如下：在这种新型体系结构中，处理单元、通讯单元、存储单元在各自的资源组中是相互冗余配置的，在某个资源单元发生故障时（如处理单元），相应的冗余配置部件会接管此故障部件继续工作，从而提高系统的整体可用性。

高可扩展的实现方式描述如下：在这种新型体系结构中，可以将原有基于高速信息交换单元换成基于PCI-E总线的IO扩展单元，可以为信息处理单元方便的进行IO放面的扩展，例如HCA卡、SAS RAID卡、万兆光纤网卡、图形处理卡，从而提高系统整体的可扩展性。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (1)

1.一种高速互联服务器系统的设计方法, 其特征在于整个系统结构采用正交连接器作为传输的介质，减小高速信号的传输距离、降低高速信号在传输过程中信号品质的衰减，并且系统架构中的扩展IO单元与高速互联单元通过正交连接器共享高速通信信道，作为高速信息交换单元，通过高速通信信道使系统中的信息处理单元实现信息的交互、访问与处理，最重要的是，扩展IO单元和高速互联单元在整个系统架构基本保持不变的基础上，通过共用正交连接器的方式实现两种单元的按需互换，增强整个服务器系统架构的灵活性，该系统结构包括：信息处理单元、高速通信互联单元、IO扩展单元和信息管理单元，其中：

信息处理单元，主要负责各种类型数据的计算及处理；

高速通信互联单元，采用高带宽、低传输时延的设计，主要负责信息处理单元之间以及多个系统间数据通信的数据包的高速交换；

IO扩展单元，通过高速通信信道为系统中的信息处理单元扩展IO使用空间，使系统针对千/万兆以太网、超高速Infiniband网络、光纤FC多种信息进行处理，并且整系统通过IO扩展单元还可扩展系统本身的数据存储空间和增强数据容错能力；

信息管理单元，负责对信息处理单元、高速信息交换单元、IO扩展模块的状态监控和配置管理。