CN105892589A - 一种缓存服务器群集 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缓存服务器群集,包括机箱、缓存服务器模块、交换模块与电源模块,所述交换机模块与电源模块放置在机箱内，所述机箱内还放置至少2个缓存微服务器模块以及背板，所述交换机模块、电源模块与缓存微服务器模块分别与背板连接，所述交换机模块用于缓存服务器群集内部的互联以及与外部的客户机之间的互联，电源模块通过背板向机箱内各器件供电。采用本发明的多个缓存微服务器模块构建的缓存服务器群集与现有技术中采用相同数量缓存服务器构建的缓存服务器群集相比，在保持与现有技术相同的数据吞吐量与处理能力的同时，所占用的空间远远小于现有技术缓存服务器群集占用的空间，并且具有更低的功耗和成本以及更好的可维护性。

Description

一种缓存服务器群集
技术领域
本发明涉及一种服务器群集，特别是一种缓存服务器群集。
背景技术
采用内存作为缓存的缓存服务器以及由这样的服务器组成的群集大量应用于数据中心、网站以及企业，用于提高系统的并发能力、减轻数据库的负担、提升IO性能、减少延迟并改善用户体验。特别是运行memcached这类高性能的分布式内存对象缓存软件的专用缓存服务器(Memcached Server)以及缓存服务器群集(Memcached ServerCluster)，更是互联网数据中心、网站以及企业信息系统不可或缺的基本设施。
现有的专用缓存服务器(Memcached Server)一般采用标准19英寸1U或2U机架式服务器构建，以1U机架为例，硬件配置包括了主板、CPU、内存、硬盘、网卡、电源、风扇等，功耗超过100瓦。宽435毫米，高44.45毫米，长有多种尺寸，一般为625－725毫米。由部署在机箱内的多台1U机架式服务器构建的专用缓存服务器((MemcachedServer)通过交换机连接在一起构成缓存服务器群集(Memcached ServerCluster)。
发明内容
现有技术构建的缓存服务器以及缓存服务器群集由于采用计算能力强大、功耗较高的CPU以及1U或2U机架式服务器构建，占据的空间较大，缓存服务器与缓存服务器或缓存服务器与交换机之间需要通过线缆相连，致使在机房内必须预留出足够的空间来安置线缆，增加了缓存服务集群对于空间的要求。多根线缆捆扎在一起容易聚集热量，加速线缆老化，同时也存在较大的安全隐患。
本发明主要解决的技术问题是提供一种缓存服务器群集缓存服务器架构以及采用这种架构的缓存服务器构建的缓存服务器群集，通过采用低功耗的SoC，使得我们可以在一个机箱内安装多个缓存服务器模块，2个交换机模块和1+1冗余电源模块，各器件之间通过背板连接，在一个机箱内构成一个完整的缓存服务器群集，解决现有的缓存服务器群集占用空间较大、功耗较高、维护不便、采购成本较高等问题。
本发明采用的一个技术方案是：提供一种缓存服务器群集,包括机箱、缓存服务器模块、交换模块与电源模块,所述交换机模块与电源模块放置在机箱内，所述机箱内还放置至少2个缓存微服务器模块以及背板，所述交换机模块、电源模块与缓存微服务器模块分别与背板连接，所述交换机模块用于缓存服务器群集内部的互联以及与外部的客户机之间的互联，电源模块通过背板向机箱内各器件供电。
进一步地，所述缓存微服务器模块包括：PCB电路板、SoC(Systemon Chip，片上系统)、内存模块与固态硬盘，所述SoC、内存模块与固态硬盘均设置在PCB电路板上。
更进一步地，所述缓存微服务器模块还包括：电源模块接口与以太网接口，所述电源模块接口与以太网接口均设置印刷电路板靠近背板的一端。
更进一步地，所述背板位于机箱中间位置，所述背板上设有与电源模块接口相配合的第一插接件，所述背板上设有与以太网接口相配合的第二插接件。
更进一步地，所述背板为双面背板，所述背板的两面均设有多个第一插接件与第二插接件。
更进一步地，所述内存模块包括：内存条与插槽，所述PCB电路板两侧均设有多个插槽，缓存服务器模块的内存总容量为插接在内存插槽上的所有内存模块的容量之和。
更进一步地，所述PCB电路板上还设有固态硬盘接口，所述固态硬盘通过固态硬盘接口固定在PCB电路板上。
本发明的有益效果是：1.本发明缓存微服务器模块采用集成度较高、面积较小的低功耗SoC和结构紧凑的内存模块，大大降低了缓存微服务器模块的体积，将体积大为减小的多个缓存微服务器模块与交换机模块、电源模块放置在同一机箱内，构成一个缓存服务器群集，机箱内各模块之间通过背板连接在一起，采用这种连接方式，不仅缩小了缓存服务器群集的体积，由于缓存微服务器模块耗能较低，无需风扇散热，减小了缓存服务器群集的功耗。采用本发明多个缓存微服务器模块构成的缓存服务器群集，与现有技术中采用相同数量缓存服务器的缓存服务器群集相比较，本发明保持了与现有技术相同的信息吞吐量与处理能力，所占用的空间远远小于现有技术缓存服务器群集占用的空间，并且具有更低的功耗和成本以及更好的可维护性。
附图说明
图1为本发明缓存服务器群集连接框图；
图2为本发明缓存微服务器模块整体结构示意图；
图3为本发明2U缓存服务器群集整体结构示意图；
图4为本发明2U缓存服务器群集一侧结构示意图；
图5为本发明2U缓存服务器群集另一侧结构示意图。
附图说明：1、缓存微服务器模块群集；11、缓存微服务器模块；12、PCB电路板；13、SoC芯片；14、内存模块；15、固态硬盘；16、电源模块接口；17、以太网接口；2、交换机模块；21、SFP+接口；22、RJ45接口；3、电源模块；4、托架；41、面板；5、机箱；51、VGA接口；52、开关；53、USB接口；54、指示灯；6、背板。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
缓存服务基于以下事实:特定的网页对象经常被多个网络用户再次请求时，缓存设备会监视Web请求，检索它们，当第一次传送对象时把它存储到缓存设备中,在以后的请求中发送缓存设备中(而不是目标站点)的对象。缓存服务器是用来响应用户请求，并将存储的信息发送给用户的服务器，有鉴于缓存服务器较为单一的功能，所以大部分缓存服务器的CPU并不需要具有超强的处理能力，搭载较为强劲的CPU不仅是对资源的一种浪费，同时，强劲的CPU也具有较大的能源损耗。现阶段由于智能终端的兴起，搭载在智能终端上的SoC(System on Chip，片上系统)也具有了较好的数据处理能力，且由于智能终端存储电量有限，所以搭载在智能终端上的SoC能耗较低，基于上述原因采用智能终端上的SoC作为缓存服务器的主芯片取代传统缓存服务器的CPU、南北桥等多颗芯片能够很好地解决缓存服务器过度耗能的问题。通过将原先用于智能终端的单片低功耗的SoC主芯片取代传统服务器采用的高性能高功耗中央处理器以及包括南北桥芯片在内的多颗芯片，使得服务器PCB板的面积得以大大减少。再加上将采用线缆与缓存服务器联接的普通交换机改为通过背板与缓存服务器模块联接的可热拔插交换机模块，大大减少了CPU和南北桥芯片、风扇和散热器、交换机和线缆等占用的空间，节省了功耗。
如图1所示，一种缓存服务器群集,包括机箱5、交换机模块2与电源模块3，交换机模块2与电源模块3放置在机箱5内，机箱5内还放置有2个以上缓存微服务器模块11，机箱5内各器件之间均通过背板6连接，背板6设置在机箱5中部，交换机模块用于缓存服务器群集内部不同缓存微服务器模块之间的连接，以及缓存服务器群集与外部数据的交流，电源模块通过背板向机箱内各器件供电。
请参阅图2，缓存微服务器模块11包括：PCB电路板12、SoC芯片13、内存模块14、固态硬盘15、电源接口16与以太网接口17，SoC芯片13、内存模块14与固态硬盘15均设置在PCB电路板12上，电源接口16与以太网接口17均设置在PCB电路板12靠近背板6的一端，背板6上设有与电源接口16相配合的第一插接件，背板6上设有与以太网接口17相配合的第二插接件，背板6为双面背板6，背板6的两面均设有多个第一插接件与第二插接件，PCB电路板12设置在托架4上，托架4设置有面板41，面板41限制托架4过度伸入机箱5内。PCB电路板12的尺寸为2.5寸。在一些实施方式中，PCB电路板12的尺寸为3.5寸。
其中，第一插接件为电源接口。
其中，第二插接件为可传输SGMII(Serial Gigabit MediaIndependent Interface)或XGMII(10Gigabit Media IndependentInterface)信号的插接件。
在本实施方式中，缓存微服务器模块11背向背板6的一侧设有与USB接口53，VGA接口51与USB接口53均用于缓存微服务器模块11与外部设备连接，其中VGA接口51用于与外部显示设备相连，USB接口53用于与外部存储设备相连。具体地，缓存微服务器模块11上设有1个VGA接口51，3个USB接口53。
在本实施方式中，缓存微服务器模块11背向背板6的一侧还设有开关52与指示灯54，其中开关52为按钮开关52，指示灯54为LED指示灯54。
其中，交换机模块2为以太网交换机模块。在一些实施方式中，交换机模块2为InfiniBand网络交换机模块。交换机模块2背向背板6的一侧设有RJ45接口22，用于接入外部网络接线，以及SFP+接口21，用于接入外部光纤。SFP+光纤模块，(10Gigabit Small Form FactorPluggable)是一种可热插拔的，独立于通信协议的光学收发器，通常传输光的波长是850nm,1310nm或1550nm，用于10G bps的SONET/SDH，光纤通道。具体地，交换机模块2背向背板6的一侧设有12个RJ45接口22，4个SFP+接口21。
其中，内存模块14包括：内存条与插槽，具体地，PCB电路板12上蚀刻有电路图，PCB电路板12固定在托架4上，PCB电路板12两侧均设有8个插槽，缓存服务器模块11的内存总容量为插接在内存插槽上的所有内存模块的容量之和，PCB电路板12上设有SoC芯片13与固态硬盘15接口，SoC芯片13上方设有散热装置，散热装置具体为散热片，固态硬盘15通过固态硬盘15接口设置在PCB电路板12上。本实施方式中，内存模块14具体包括：8个SO-DIMM(Small Outline DualIn-line Memory Module,小外型双列直插式内存模块14)插槽，能够插接8个SO-DIMM内存模块14。
在一些实施方式中，设置在PCB电路板12两侧的的插槽为6个，能够插接6个SO-DIMM内存模块14。
在另一些实施方式中，设置在PCB电路板12两侧的的插槽为4个，能够插接4个SO-DIMM内存模块14。
其中，本实施方式中使用的SoC芯片13为低功耗的SoC，包括(不限于)：ARM或Intel Atom。
如图3、图4所示，在一些实施方式中，机箱5采用标准2U机箱，2U机箱设有两个开口，2U机箱内中间位置固定有背板6，缓存服务器为采用本技术方案的3.5寸服务器，从2U机箱的一侧开口处能够插入12台3.5寸缓存服务器。如图5所示，从另一个开口处插入6台3.5寸缓存服务器、2台交换机模块、2个电源模块，背板6在与各器件相接触的位置设有配合的插接件，能够使器件实现热拔插，从这里我们能够看出，采用本发明技术方案的缓存微服务器模块11占用空间较小。缓存微服务器模块11使用的低功耗SOC芯片13采购成本比1U服务器采用的CPU更低，缓存微服务器模块11没有传统服务器主板上的众多接口以及相关的元器件，保留的接口如USB也要少得多，PCB板的尺寸也要小得多并且与SOC芯片13集成在一起，使得缓存微服务器模块11主板加SOC芯片13的成本比通用服务器主板加CPU的成本低不少，再加上电源模块、机箱5是与其它缓存微服务器模块11和交换模块共用，使得缓存微服务器模块11群集1的成本比1U服务器构建的缓存服务器群集的采购成本低不少。
在一些实施方式中，机箱5采用标准2U机箱，2U机箱设有两个开口，2U机箱内中间位置固定有背板6，缓存服务器为采用本技术方案的2.5寸服务器，从2U机箱的一侧开口处能够插入24台2.5寸缓存服务器，从另一个开口处插入12台2.5寸缓存服务器、2台交换机模块2、2个电源模块，背板6在与各器件相接触的位置设有配合的插接件，能够使器件实现热拔插，从这里我们能够看出，采用本发明技术方案的缓存微服务器模块11占用空间较小。在现有技术中，36台1U缓存服务器将占用38U的机箱空间，本实施方式中占用的机箱空间仅为现有技术的5.3％。
本发明的缓缓存服务器模块采用了无需风扇散热的低功耗SoC芯片、小外形双列内存(SO-DIMM)模组以及M.2接口的固态硬盘，大大降低了缓存服务器模块的体积和功耗，可在一个机箱内布置多个缓存服务器模块并且与交换机模块和电源模块一同构成一个缓存服务器群集。该缓存服务器群集不仅可以达到现有技术相同数量缓存服务器的输入输出吞吐量和处理能力，而且有更高的密度、更低的功耗和成本以及更好的可维护性。
需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种缓存服务器群集,包括机箱、缓存服务器模块、交换模块与电源模块,其特征在于，所述交换机模块与电源模块放置在机箱内，所述机箱内还放置至少2个缓存微服务器模块以及背板，所述交换机模块、电源模块与缓存微服务器模块分别与背板连接，所述交换机模块用于缓存服务器群集内部的互联以及与外部的客户机之间的互联，电源模块通过背板向机箱内各器件供电。
2.根据权利要求1所述缓存服务器群集，其特征在于，所述缓存微服务器模块包括：PCB电路板、SoC、内存模块与固态硬盘，所述SoC、内存模块与固态硬盘均设置在PCB电路板上。
3.根据权利要求2所述缓存服务器群集，其特征在于，所述缓存微服务器模块还包括：电源模块接口与以太网接口，所述电源模块接口与以太网接口均设置印刷电路板靠近背板的一端。
4.根据权利要求3所述缓存服务器群集，其特征在于，所述背板位于机箱中间位置，所述背板上设有与电源模块接口相配合的第一插接件，所述背板上设有与以太网接口相配合的第二插接件。
5.根据权利要求3所述缓存服务群集，其特征在于，所述内存模块包括：SO-DIMM，所述PCB板上布置有与SO-DIMM配合的插槽。
6.根据权利要求3所述缓存服务群集，其特征在于，所述PCB电路板上还设有固态硬盘接口，所述固态硬盘通过固态硬盘接口固定在PCB电路板上。
7.根据权利要求4所述缓存服务群集，其特征在于，所述背板为双面背板，所述背板的两面均设有多个第一插接件与第二插接件。
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