CN111008174A - 一种基于atca的100ge高密度服务器系统 - Google Patents

一种基于atca的100ge高密度服务器系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统，由2个CPU、C620系列PCH、DDR4内存条、E810、XL710和I350网卡芯片、FPGA、IPMC芯片、SUPERIO芯片、BIOSFLASH、M.2SSD和电源转换电路构成；CPU0接C620PCH桥片(DMI总线和PCIeX16+X8总线)，CPU0接1个E810网卡芯片(PCIeX16总线)网卡芯片出2个100GE(100GBase‑KR4)接口到背板Fabric通道1&3，作为PICMG3.1option1/9的100GE口，CPU0引出1个PCIE3.016X(可以配置为2个PCIE8X或者4个PCIEX4)接口到RTM上，此基于ATCA的100GE高密度服务器系统，将刀片间的背板接口单板提升2.5倍，新的处理器架构比之前的处理器产品性能提升多至80％，具有更好的能效比。

Description

一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统
技术领域
本发明涉及高密度服务器技术领域，具体为一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统。
背景技术
ATCA是AdvancedTelecomComputingArchitecture的缩写，ATCA的技术标准是由PCIMG组织制定的，在标准中定义了机械结构、板卡类型、散热管理、电源分配和系统管理，ATCA标准的核心思想就是利用高速互联背板替代系统级总线，构建一个完整的多插卡式的刀片服务器硬件系统，并对各刀片进行集中管理和数据/电源的冗余备份，实现多级可靠性。
一个完整的ATCA系统由机箱和各类板卡组成，其中机箱内部主要由电源输入模块、管理电路、背板、插卡导槽以及用于散热的风扇框组成，板卡主要分两种类型：交换板和业务板，业务板主要完成业务功能，例如数据的分析处理及存储，各种信号(如视频，音频，网络数据包)的处理等，交换板完成业务板之间的数据交换和传输，业务板之间以及业务板和交换板之间都是通过机箱的背板来进行高速通信。
现有ATCA服务器刀片最大带宽40Gbps，无法满足市场的应用需求，不能充分发挥CPU性能。
遵循摩尔定律，半导体的工艺和性能不断提升，最新的服务器芯片至强系列CPU的处理能力不断提升，因此板间通信的40Gbps带宽在某些高速数据处理的应用场景中成为瓶颈，另一方面，最新的交换板芯片和背板技术已经能够成熟支持100Gbps的传输速率，因此，业务板背板带宽从40Gbps提升到100Gbps，能打破背板传输瓶颈，充分释放服务器CPU的处理能力。为此，我们提出一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明是基于ATCA架构设计的服务器刀片(ATCA架构是新一代电信网络应用设备的基础开放式标准平台)，适用于电信运营商和企业级客户在通信和服务器方面的应用，可以通过负载整合功能提升系统的成本效益和运算效率，而且可以简化网络安全系统配置和加快内容检查速度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明将刀片间的背板接口单板提升2.5倍，新的处理器架构比之前的处理器产品性能提升多至80％，具有更好的能效比。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统，由2个CPU、C620系列PCH、DDR4内存条、E810、XL710和I350网卡芯片、FPGA、IPMC芯片、SUPERIO芯片、BIOSFLASH、M.2SSD和电源转换电路等构成。
CPU0接C620PCH桥片(DMI总线和PCIeX16+X8总线)，CPU0接1个E810网卡芯片(PCIeX16总线)网卡芯片出2个100GE(100GBase-KR4)接口到背板Fabric通道1&3，作为PICMG3.1option1/9的100GE口，CPU0引出1个PCIE3.016X(可以配置为2个PCIE8X或者4个PCIEX4)接口到RTM上。
CPU1接1个E810网卡芯片出2个100GE(100GBase-KR4)接口到背板Fabric通道2&4，1个XL710网卡芯片出4个10GE(SFI)到前面板SFP+2X4Cage，CPU1引出1个PCIE3.016X(可以配置为2个PCIE8X或者4个PCIEX4)接口到RTM上。
PCH直接出四个10GE(SFI)到前面板SFP+2X4Cage，PCH出1个SATA3.0或者PCIeX2接口复用出到M.2插槽上，用与存储操作系统或者应用程序，另2个SATA3.0引到RTM上，PCH的LPC总线上挂一个SUPERIO芯片出1个RS232串口到前面板，用于启动时显示重定向串口，另1个串口到IPMC实现CPU和IPMC通信，PCH出3个USB3.0到前面板上，2个USB2.0到RTM上，PCH还通过PCIeX4总线接1个I350四端口千兆网卡，其中2个引到前面板，2个引到背板作为PICMG3.1option1/9的Base接口，PCH的SPI接口接2片16MB的SPIFLASH芯片，用于引到BIOS。
FPGA主要负责一些接口转换、杂散信号处理器、配合IPMC完成整板电源控制、板内各级电源时序和器件复位时序控制等功能，IPMC采用NXP的ARM处理器LPC1778，按照我司ATCA单板IPMC模块电路标准化设计。
IPMC实现标准的IPMC电路，支持A、B两路-48V供电，支持电源监测、温度检测、上电控制、热插拔等功能，兼容IPMI2.0标准。
实现规格：
主处理器：
可扩展系列处理器；
双CPU通过UPI级联；
PCH通道为DMI和PCIex16；
网络接口：1个XL710；2个E810；2个PCIex16预留通道。
内存：
支持DDR42400ECCRDIMM，最大支持8通道，内存容量达256GB；
外部接口。
前面板：
8个10GESFP+接口(4个XL710网卡，4个PCH网卡)；
2个串口，2*RJ-45接口(分别为IPMC调试串口和CPU调试串口)；
2个网口，2*RJ-45接口(PCH外接I350扩展4个网卡中的2个)；
3个USB，3*USB插座接口；
1个VGA口(PCH外接SM750扩展)。
后插板面板：
8路10GE，8*SFP+插座接口；
2个SAS硬盘，可以组Raid。
控制面和数据面接口：
控制面：背板接口：2路10/100/1000BASE-T(PCH外接I350扩展4个网卡中的2个)；
数据面：背板接口：4路100Gbps(CPU外接E810扩展的4个网卡)。
LED指示灯：
H/S(蓝),OOS(红),RUN(绿),ALM(黄)。
IPMI：
通过SMBus连接CPU；
监控CPU内核温度；
监控单板温度；
监控电源电压；
系统IPMI。
电源方案
标准的ATCA双路供电方案；
实现电源合路及EMC滤波、电源检测保护；
实现上下电时序控制；
实现开关机控制。
本发明面向各种不同的ATCA系统平台优化设计，全面支持双插槽、6插槽和14插槽等平台，可分别满足电信级中央机房和网络数据中心各种不同设备的不同要求，同时可以配合后插板卡使用，提供更多的业务接口，满足更多用户的接入需求，特性描述如下：
基于最新的E810网卡芯片实现双路100GE背板接入能力；
使用最新的Cascade Lake至强处理器，且采用双CPU芯片提升计算性能；
支持八个独立通道DDR42400 ECC VLP RDIMM内存，容量最高可达256GB；
前面板出8个10GE SFP+光接口，后插板出4个100GE QSFP28光接口；
前面板2个RJ-45网口，2个RJ45 RS232串口、3个USB和1个VGA用于调试；
背板2路1000BASE-T接口用作Base通道；
提供板卡工作状态、健康状态、电接口的工作状态的LEDs指示功能；
标准的IPMC电路，支持A、B两路-48V电源输入监测功能；
符合PICMG 3.0规范的ATCA体系架构，安装在ATCA架构的机箱中使用，支持热插拔。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统，其特征在于：由2个CPU、C620系列PCH、DDR4内存条、E810、XL710和I350网卡芯片、FPGA、IPMC芯片、SUPERIO芯片、BIOSFLASH、M.2SSD和电源转换电路构成；
CPU0接C620PCH桥片(DMI总线和PCIeX16+X8总线)，CPU0接1个E810网卡芯片(PCIeX16总线)网卡芯片出2个100GE(100GBase-KR4)接口到背板Fabric通道1&3，作为PICMG3.1option1/9的100GE口，CPU0引出1个PCIE3.016X(可以配置为2个PCIE8X或者4个PCIEX4)接口到RTM上；
CPU1接1个E810网卡芯片出2个100GE(100GBase-KR4)接口到背板Fabric通道2&4，1个XL710网卡芯片出4个10GE(SFI)到前面板SFP+2X4Cage，CPU1引出1个PCIE3.016X(可以配置为2个PCIE8X或者4个PCIEX4)接口到RTM上；
PCH直接出四个10GE(SFI)到前面板SFP+2X4Cage，PCH出1个SATA3.0或者PCIeX2接口复用出到M.2插槽上，用与存储操作系统或者应用程序，另2个SATA3.0引到RTM上，PCH的LPC总线上挂一个SUPERIO芯片出1个RS232串口到前面板，用于启动时显示重定向串口，另1个串口到IPMC实现CPU和IPMC通信，PCH出3个USB3.0到前面板上，2个USB2.0到RTM上，PCH还通过PCIeX4总线接1个I350四端口千兆网卡，其中2个引到前面板，2个引到背板作为PICMG3.1option1/9的Base接口，PCH的SPI接口接2片16MB的SPIFLASH芯片，用于引到BIOS；
FPGA负责一些接口转换、杂散信号处理器、配合IPMC完成整板电源控制、板内各级电源时序和器件复位时序控制功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统，其特征在于：IPMC采ARM处理器LPC1778，按照ATCA单板IPMC模块电路标准化设计。
3.根据权利要求2所述的一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统，其特征在于：IPMC实现标准的IPMC电路，支持A、B两路-48V供电，支持电源监测、温度检测、上电控制、热插拔功能，兼容IPMI2.0标准。
4.根据权利要求3所述的一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统，其特征在于：使用最新的Cascade Lake至强处理器，且采用双CPU芯片提升计算性能。
5.根据权利要求4所述的一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统，其特征在于：支持八个独立通道DDR42400 ECC VLP RDIMM内存，容量最高可达256GB。
6.根据权利要求5所述的一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统，其特征在于：前面板出8个10GE SFP+光接口，后插板出4个100GE QSFP28光接口。
7.根据权利要求6所述的一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统，其特征在于：前面板2个RJ-45网口，2个RJ45 RS232串口、3个USB和1个VGA用于调试。
8.根据权利要求7所述的一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统，其特征在于：提供板卡工作状态、健康状态、电接口的工作状态的LEDs指示功能。
9.根据权利要求8所述的一种基于ATCA的100GE高密度服务器系统，其特征在于：标准的IPMC电路，支持A、B两路-48V电源输入监测功能。
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