CN105100234B - 一种云服务器互联系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种云服务器互联系统，包括：每个处理器输出PCIEx8信号到第一PCIE交换芯片，提供处理器交换互连数据链路；输出UART信号、I2C信号和GPIOs信号到BMC管理芯片，进行板内管理。第一PCIE交换芯片接收PCIEx8信号并反馈；并与多个IO交换模块互连。BMC管理芯片接收该UART信号、I2C信号和GPIOs信号，并向管理模块输出GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号。IO交换模块与第一PCIE交换芯片互连，实现计算模块间数据交换及IO扩展。管理模块收集计算模块的设备信息对其监控和管理。通过本发明方案能够将池化要求延伸到单个云服务器节点中，实现IO资源的高效弹性配置。

Description

一种云服务器互联系统
技术领域
本发明涉及网络资源互联技术，尤其涉及一种云服务器互联系统。
背景技术
将计算资源、存储资源、IO资源去耦池化，通过高速网络将池化的资源进行互联是云计算对于服务器的要求，云服务器在这种要求下应运而生。但是，如何将池化要求进一步延伸到单个的云服务器节点中，实现了多颗ARM处理器的池化和片间的高效混合互联，实现IO资源更高效的弹性配置在现有技术中尚未得到解决。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种云服务器互联系统，能够将池化要求延伸到单个的云服务器节点中，实现了IO资源的更高效、弹性配置。
为了达到上述目的，本发明提出了一种云服务器互联系统，该系统包括：多个计算模块、IO交换模块和管理模块。
各个计算模块分别包括：多个处理器、第一外围组件互连表达PCIE交换芯片和基板管理控制器BMC管理芯片。
多个处理器中每个处理器输出一组PCIEx8信号到第一PCIE交换芯片，提供处理器交换互连数据链路；并且每个处理器输出一组通用异步收发传输器UART信号、内部集成电路I2C信号和通用输入/输出GPIOs信号到BMC管理芯片，进行板内管理。
第一PCIE交换芯片，用于接收每个处理器输出的PCIEx8信号，并向每个处理器返回一组PCIEx8信号；并输出多组PCIEx8信号分别与多个输入/输出IO交换模块互连。
BMC管理芯片，用于接收每个处理器输出的UART信号、I2C信号和GPIOs信号，并向多个管理模块分别输出一组GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号。
IO交换模块，用于通过数据链路与多个计算模块中的第一PCIE交换芯片互连，实现多个计算模块之间的数据交换以及IO扩展。
管理模块，用于通过接收BMC管理芯片输出的千兆以太网GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号，收集多个计算模块的设备信息，对多个计算模块的运行状态进行监控和管理。
优选地，计算模块还包括：10GBE交换芯片和可插拔SFP接口。
10GBE交换芯片，用于接收多个处理器输出的多组支持远程直接数据存取RDMA的10GBE数据网络信号，并向每个处理器返回一组10GBE数据网络信号的反馈信号，提供缓存同步数据链路。
SFP接口，用于将10GBE交换芯片与外部网络连接，输出10GBE链路信号，实现对外网络互联。
优选地，
多个计算模块为：8个所述计算模块。
每个计算模块中：多个处理器为4个、第一PCIE交换芯片、BMC管理芯片、10GBE交换芯片均为1个，SFP接口为2个。
优选地，IO交换模块包括：第二PCIE交换芯片和多个PCIEx8扩展插槽slot。
第二PCIE交换芯片，用于与每个计算模块中的第一PCIE交换芯片互连，形成多组PCIEx8数据链路。
多个PCIEx8slot，用于通过第二PCIE交换芯片在多个计算模块之间任意配置，实现IO资源的多种配置。
优选地，
IO交换模块为2个；其中，2个IO交换模块互为冗余。
每个IO交换模块中：第二PCIE交换芯片为1个和PCIEx8slot为4个；每个PCIEx8slot分别与第二PCIE交换芯片相连。
优选地，
管理模块为2个；其中，2个管理模块互为冗余。
每个管理模块中：1个SMC芯片、1个GBE网络交换芯片和1个管理模块面板。
SMC芯片，用于通过GBE网络交换芯片与每个计算模块的BMC管理芯片相连，接收BMC管理芯片发送的GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号，并对GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号进行反馈。
SMC芯片，还用于输出1组视频图形阵列VGA信号、1组千兆管理网口信号、1组开关按钮信号和1组发光二极LED显示灯信号到管理模块面板。
GBE网络交换芯片，用于连接于SMC芯片和BMC管理芯片之间，为SMC芯片和BMC管理芯片提供信号通路；还用于直接为管理模块面板提供2组千兆管理网口信号。
优选地，
SMC芯片为AST1250。
GBE网络交换芯片为BCM6396。
优选地，该系统还包括背板模块，用于实现计算模块、IO交换模块和管理模块之间的信号互连以及电源分配。
优选地，该系统还包括：多个风扇。
云服务器系统划分为前端区域、中端区域和后端区域三个区域。
计算模块位于前端区域；计算模块支持以下任意一种或多种形态：半宽形态、全宽形态、半高形态和全高形态。
背板模块位于中端区域。
IO交换模块、管理模块和多个风扇位于后端区域。
优选地，
前端区域划分为前端左半区域和前端右半区域；支持8个半宽半高形态的计算模块。
后端区域划分为依次排列的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域。
其中，第一区域和第四区域放置2个IO交换模块。
第二区域和第三区域分别划分为在与第一区域、第二区域、第三区域和第四区域的排列方向垂直的方向上进行排列的三个子区域；其中，第二区域划分为第一纵向子区域、第二纵向子区域和第三纵向子区域；第三区域划分为第四纵向子区域、第五纵向子区域和第六纵向子区域。
第一纵向子区域与第四纵向子区域平行，并且第一纵向子区域和第四纵向子区域分别放置2个管理模块。
第二纵向子区域与第五纵向子区域平行并且第三纵向子区域与第六纵向子区域平行，第二纵向子区域、第五纵向子区域、第三纵向子区域和第六纵向子区域分别放置一个风扇。
与现有技术相比，本发明包括：多个计算模块、IO交换模块和管理模块。各个计算模块分别包括：多个处理器、第一外围组件互连表达PCIE交换芯片和基板管理控制器BMC管理芯片。多个处理器中每个处理器输出一组PCIEx8信号到第一PCIE交换芯片，提供处理器交换互连数据链路；并且每个处理器输出一组通用异步收发传输器UART信号、内部集成电路I2C信号和通用输入/输出GPIOs信号到BMC管理芯片，进行板内管理。第一PCIE交换芯片，用于接收每个处理器输出的PCIEx8信号，并向每个处理器返回一组PCIEx8信号；并输出多组PCIEx8信号分别与多个输入/输出IO交换模块互连。BMC管理芯片，用于接收每个处理器输出的UART信号、I2C信号和GPIOs信号，并向多个管理模块分别输出一组GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号。IO交换模块，用于通过数据链路与多个计算模块中的第一PCIE交换芯片互连，实现多个计算模块之间的数据交换以及IO扩展。管理模块，用于通过接收BMC管理芯片输出的千兆以太网GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号，收集多个计算模块的设备信息，对多个计算模块的运行状态进行监控和管理。通过本发明的方案，能够将池化要求延伸到单个的云服务器节点中，实现了IO资源的更高效、弹性配置。
附图说明
下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。
图1为本发明的云服务器互联系统组成框图；
图2为本发明的云服务器互联系统互联示意图；
图3为本发明的云服务器互联系统整体结构俯视图；
图4为本发明的云服务器互联系统整体结构前视图；
图5为本发明的云服务器互联系统整体结构后视图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。
将计算资源、存储资源、IO资源去耦池化，通过高速网络将池化的资源进行互联是云计算对于服务器的要求，云服务器在这种要求下应运而生。本发明将这种池化要求进一步延伸到单个的云服务器节点中，在单节点系统内实现了多颗ARM处理器的池化和片间的高效混合互联，实现了IO资源更高效的弹性配置。使得ARM处理器的应用不再局限于低端的应用场景，大大丰富了云服务器的形态。
本发明基于APM X-Gene ARM SOC处理器，提出了一种计算节点系统内多处理器通过高速链路混合互连(一级互连)，共享缓存，共享IO资源；计算节点系统间二级互连，IO资源可以弹性配置的云服务器架构方案。该架构在计算节点系统内采用了创新性的“万兆+PCIE”处理器片间混合互连技术：使系统具有了专用的低延迟共享缓存数据同步链路和专用的高带宽处理器片间交换链路，克服了单ARM处理器内存容量低，计算能力弱，IO扩展差的缺点，使基于ARM处理器的服务器具备了同中高端X86服务器相抗衡的计算能力、内存容量、IO扩展能力。
具体地，本发明提出了一种云服务器互联系统01，如图1、图2所示，该系统包括：多个计算模块02、IO交换模块03和管理模块04。
各个计算模块02分别包括：多个处理器021、第一外围组件互连表达PCIE交换芯片022和基板管理控制器BMC管理芯片023。
多个处理器021中每个处理器021输出一组PCIEx8信号到第一PCIE交换芯片022，提供处理器交换互连数据链路；并且每个处理器021输出一组通用异步收发传输器UART信号、内部集成电路I2C信号和通用输入/输出GPIOs信号到BMC管理芯片023，进行板内管理。
第一PCIE交换芯片022，用于接收每个处理器021输出的PCIEx8信号，并向每个处理器021返回一组PCIEx8信号；并输出多组PCIEx8信号分别与多个输入/输出IO交换模块互连。
BMC管理芯片023，用于接收每个处理器021输出的UART信号、I2C信号和GPIOs信号，并向多个管理模块04分别输出一组GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号。
优选地，计算模块02还包括：10GBE交换芯片024和可插拔SFP接口025。
10GBE交换芯片024，用于接收多个处理器021输出的多组支持远程直接数据存取RDMA的10GBE数据网络信号，并向每个处理器021返回一组10GBE数据网络信号的反馈信号，提供缓存同步数据链路。
SFP接口025，用于将10GBE交换芯片024与外部网络连接，输出10GBE链路信号，实现对外网络互联。
优选地，
多个计算模块02为：8个所述计算模块02。
每个计算模块02中：多个处理器021为4个、第一PCIE交换芯片022、BMC管理芯片023、10GBE交换芯片024均为1个，SFP接口025为2个。
IO交换模块03，用于通过数据链路与多个计算模块02中的第一PCIE交换芯片022互连，实现多个计算模块02之间的数据交换以及IO扩展。
优选地，IO交换模块03包括：第二PCIE交换芯片031和多个PCIEx8扩展插槽slot032。
第二PCIE交换芯片031，用于与每个计算模块02中的第一PCIE交换芯片022互连，形成多组PCIEx8数据链路。
多个PCIEx8slot 032，用于通过第二PCIE交换芯片031在多个计算模块02之间任意配置，实现IO资源的多种配置。
优选地，
IO交换模块03为2个；其中，2个IO交换模块02互为冗余。如图3、图5所示。
每个IO交换模块02中：第二PCIE交换芯片031为1个和PCIEx8slot 032为4个；每个PCIEx8slot 032分别与第二PCIE交换芯片031相连。
管理模块04，用于通过接收BMC管理芯片023输出的千兆以太网GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号，收集多个计算模块02的设备信息，对多个计算模块02的运行状态进行监控和管理。
优选地，
管理模块04为2个；其中，2个管理模块04互为冗余。如图3、图5所示。
每个管理模块04中：1个SMC芯片041、1个GBE网络交换芯片042和1个管理模块面板043。
SMC芯片041，用于通过GBE网络交换芯片042与每个计算模块02的BMC管理芯片023相连，接收BMC管理芯片023发送的GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号，并对GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号进行反馈。
SMC芯片041，还用于输出1组视频图形阵列VGA信号、1组千兆管理网口信号、1组开关按钮信号和1组发光二极LED显示灯信号到管理模块面板043。
GBE网络交换芯片042，用于连接于SMC芯片041和BMC管理芯片023之间，为SMC芯片041和BMC管理芯片023提供信号通路；还用于直接为管理模块面板043提供2组千兆管理网口信号。
优选地，
SMC芯片041为AST1250。
GBE网络交换芯片042为BCM6396。
优选地，该系统还包括背板模块05，如图3所示，用于实现计算模块02、IO交换模块03和管理模块04之间的信号互连以及电源分配。
优选地，该系统还包括：多个风扇06。
云服务器系统01划分为前端区域、中端区域和后端区域三个区域。如图3所示。
计算模块02位于前端区域；计算模块02支持以下任意一种或多种形态：半宽形态、全宽形态、半高形态和全高形态。
背板模块05位于中端区域。
IO交换模块03、管理模块04和多个风扇06位于后端区域。
优选地，
前端区域划分为前端左半区域和前端右半区域；支持8个半宽半高形态的计算模块02。如图4所示。
后端区域划分为依次排列的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域。
其中，第一区域和第四区域放置2个IO交换模块03。
第二区域和第三区域分别划分为在与第一区域、第二区域、第三区域和第四区域的排列方向垂直的方向上进行排列的三个子区域；其中，第二区域划分为第一纵向子区域、第二纵向子区域和第三纵向子区域；第三区域划分为第四纵向子区域、第五纵向子区域和第六纵向子区域。
第一纵向子区域与第四纵向子区域平行，并且第一纵向子区域和第四纵向子区域分别放置2个管理模块04。
第二纵向子区域与第五纵向子区域平行并且第三纵向子区域与第六纵向子区域平行，第二纵向子区域、第五纵向子区域、第三纵向子区域和第六纵向子区域分别放置一个风扇06。
与现有技术相比，本发明包括：多个计算模块、IO交换模块和管理模块。各个计算模块分别包括：多个处理器、第一外围组件互连表达PCIE交换芯片和基板管理控制器BMC管理芯片。多个处理器中每个处理器输出一组PCIEx8信号到第一PCIE交换芯片，提供处理器交换互连数据链路；并且每个处理器输出一组通用异步收发传输器UART信号、内部集成电路I2C信号和通用输入/输出GPIOs信号到BMC管理芯片，进行板内管理。第一PCIE交换芯片，用于接收每个处理器输出的PCIEx8信号，并向每个处理器返回一组PCIEx8信号；并输出多组PCIEx8信号分别与多个输入/输出IO交换模块互连。BMC管理芯片，用于接收每个处理器输出的UART信号、I2C信号和GPIOs信号，并向多个管理模块分别输出一组GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号。IO交换模块，用于通过数据链路与多个计算模块中的第一PCIE交换芯片互连，实现多个计算模块之间的数据交换以及IO扩展。管理模块，用于通过接收BMC管理芯片输出的千兆以太网GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号，收集多个计算模块的设备信息，对多个计算模块的运行状态进行监控和管理。通过本发明的方案，能够将池化要求延伸到单个的云服务器节点中，实现了IO资源的更高效、弹性配置。
需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的发明构思的前提下，本领域技术人员对本发明所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种云服务器互联系统，其特征在于，所述系统包括：多个计算模块、IO交换模块和管理模块；
各个所述计算模块分别包括：多个处理器、第一外围组件互连表达PCIE交换芯片和基板管理控制器BMC管理芯片；
所述多个处理器中每个所述处理器输出一组PCIEx8信号到所述第一PCIE交换芯片，提供处理器交换互连数据链路；并且每个所述处理器输出一组通用异步收发传输器UART信号、内部集成电路I2C信号和通用输入/输出GPIOs信号到所述BMC管理芯片，进行板内管理；
所述第一PCIE交换芯片，用于接收每个所述处理器输出的PCIEx8信号，并向每个所述处理器返回一组PCIEx8信号；并输出多组PCIEx8信号分别与多个所述输入/输出IO交换模块互连；
所述BMC管理芯片，用于接收每个所述处理器输出的所述UART信号、I2C信号和GPIOs信号，并向多个所述管理模块分别输出一组GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号；
所述IO交换模块，用于通过所述数据链路与所述多个计算模块中的所述第一PCIE交换芯片互连，实现多个所述计算模块之间的数据交换以及IO扩展；
所述管理模块，用于通过接收所述BMC管理芯片输出的所述千兆以太网GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号，收集所述多个计算模块的设备信息，对所述多个计算模块的运行状态进行监控和管理。
2.如权利要求1所述的云服务器互联系统，其特征在于，所述计算模块还包括：10GBE交换芯片和可插拔SFP接口；
所述10GBE交换芯片，用于接收所述多个处理器输出的多组支持远程直接数据存取RDMA的10GBE数据网络信号，并向每个所述处理器返回一组所述10GBE数据网络信号的反馈信号，提供缓存同步数据链路；
所述SFP接口，用于将所述10GBE交换芯片与外部网络连接，输出10GBE链路信号，实现对外网络互联。
3.如权利要求2所述的云服务器互联系统，其特征在于，
所述多个计算模块为：8个所述计算模块；
每个所述计算模块中：所述多个处理器为4个、所述第一PCIE交换芯片、所述BMC管理芯片、所述10GBE交换芯片均为1个，所述SFP接口为2个。
4.如权利要求1所述的云服务器互联系统，其特征在于，所述IO交换模块包括：第二PCIE交换芯片和多个PCIEx8扩展插槽slot；
所述第二PCIE交换芯片，用于与每个所述计算模块中的所述第一PCIE交换芯片互连，形成多组PCIEx8数据链路；
所述多个PCIEx8 slot，用于通过所述第二PCIE交换芯片在多个所述计算模块之间任意配置，实现IO资源的多种配置。
5.如权利要求4所述的云服务器互联系统，其特征在于，
所述IO交换模块为2个；其中，2个所述IO交换模块互为冗余；
每个所述IO交换模块中：所述第二PCIE交换芯片为1个和所述PCIEx8 slot为4个；每个所述PCIEx8 slot分别与所述第二PCIE交换芯片相连。
6.如权利要求1所述的云服务器互联系统，其特征在于，
所述管理模块为2个；其中2个所述管理模块互为冗余；
每个所述管理模块中：1个SMC芯片、1个GBE网络交换芯片和1个管理模块面板；
所述SMC芯片，用于通过所述GBE网络交换芯片与每个所述计算模块的所述BMC管理芯片相连，接收所述BMC管理芯片发送的所述GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号，并对所述GBE管理信号、I2C信号和GPIOs信号进行反馈；
所述SMC芯片，还用于输出1组视频图形阵列VGA信号、1组千兆管理网口信号、1组开关按钮信号和1组发光二极LED显示灯信号到所述管理模块面板；
所述GBE网络交换芯片，用于连接于所述SMC芯片和所述BMC管理芯片之间，为所述SMC芯片和所述BMC管理芯片提供信号通路；还用于直接为所述管理模块面板提供2组千兆管理网口信号。
7.如权利要求6所述的云服务器互联系统，其特征在于，
所述SMC芯片为AST1250；
所述GBE网络交换芯片为BCM6396。
8.如权利要求1所述的云服务器互联系统，其特征在于，所述系统还包括背板模块，用于实现所述计算模块、所述IO交换模块和所述管理模块之间的信号互连以及电源分配。
9.如权利要求8所述的云服务器互联系统，其特征在于，所述系统还包括：多个风扇；
所述云服务器系统划分为前端区域、中端区域和后端区域三个区域；
所述计算模块位于所述前端区域；所述计算模块支持以下任意一种或多种形态：半宽形态、全宽形态、半高形态和全高形态；
所述背板模块位于所述中端区域；
所述IO交换模块、所述管理模块和所述多个风扇位于所述后端区域。
10.如权利要求9所述的云服务器互联系统，其特征在于，
所述前端区域划分为前端左半区域和前端右半区域；支持8个半宽半高形态的计算模块；
所述后端区域划分为依次排列的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域；
其中，所述第一区域和第四区域放置2个所述IO交换模块；
所述第二区域和所述第三区域分别划分为在与所述第一区域、所述第二区域、所述第三区域和所述第四区域的排列方向垂直的方向上进行排列的三个子区域；其中，所述第二区域划分为第一纵向子区域、第二纵向子区域和第三纵向子区域；所述第三区域划分为第四纵向子区域、第五纵向子区域和第六纵向子区域；
所述第一纵向子区域与所述第四纵向子区域平行，并且所述第一纵向子区域和所述第四纵向子区域分别放置2个所述管理模块；
所述第二纵向子区域与所述第五纵向子区域平行并且所述第三纵向子区域与所述第六纵向子区域平行，所述第二纵向子区域、所述第五纵向子区域、所述第三纵向子区域和所述第六纵向子区域分别放置一个所述风扇。
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PCIE2.0远距离传输的研究与实现;袁焱;《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》;20120415;正文第1-74页，图4.1-4.8 *

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CN105100234A (zh) 2015-11-25

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