ES2346409T3 - Direccionamiento de ethernet mediante la ubicacion fisica para sistemas masivamente paralelos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para asignar, de manera única, una dirección MAC (400) a un dispositivo de computación en un nodo (205) de un sistema de computación masivamente paralelo que comprende una pluralidad de dichos nodos, caracterizado porque el procedimiento comprende: programar el dispositivo de computación para codificar una ubicación física del dispositivo de computación en la dirección MAC; usar un número predeterminado de bits (410) de la dirección MAC para la etapa de codificación, en la que la ubicación física del dispositivo de computación es descrita de manera única.
Description
Direccionamiento de Ethernet mediante la
ubicación física para sistemas masivamente paralelos.
La presente invención se refiere, en general, a
un procedimiento de asignación de direcciones a dispositivos
electrónicos. Más particularmente, se refiere a un procedimiento de
asignación de una dirección hardware única codificada a un nodo de
dispositivo computacional, en el que la codificación representa la
dirección física del nodo de dispositivo computacional.
Un estándar bien conocido para redes de datos de
ordenadores, el estándar Open Systems Interconnection (OSI),
especifica varias capas de interconexión para el diseño de sistemas
de comunicaciones de datos compatibles. Una de dichas capas es la
Capa de Enlace de Datos. Esta capa representa el medio de
transmisión a través del cual los dispositivos de red se comunican
entre la capa inferior a la misma, la Capa Física, en la que está
conectado el hardware, y la capa intermedia superior a la misma, la
Capa de Red.
OSI especifica varios medios alternos en la Capa
de Enlace de Datos, uno de esos medios es la Ethernet.
Independientemente del medio que se use en la Capa de Enlace de
Datos, el mismo debe contener una dirección de hardware única para
cada dispositivo en la red. Esta dirección de hardware única,
también conocida como una dirección de Control de Acceso al Medio
(MAC) es la misma que una dirección única para el medio usado, por
ejemplo, una dirección Ethernet. Por lo tanto, la dirección MAC de
un dispositivo y su dirección Ethernet son el mismo número único.
Tal como se implementa generalmente en la actualidad, para Ethernet,
la dirección MAC es un número de 48 bits, expresado normalmente
como 12 dígitos hexadecimales. Bajo el bien conocido esquema de
mapeo de direcciones actual, los 6 dígitos hexadecimales más
significativos codifican el fabricante del dispositivo de hardware,
por ejemplo, 08005A para IBM. Los 6 dígitos hexadecimales menos
significativos codifican un número de serie para los dispositivos
fabricados por el fabricante de dispositivos de hardware.
En una divulgación relacionada de la solicitud
US provisional con número de serie 60/271.124 "A Novel Massively
Parallel Supercomputer", en la misma se describe un dispositivo
semiconductor con dos procesadores electrónicos dentro de cada nodo
de un multi-ordenador. Dentro del
multi-ordenador, hay una pluralidad de redes
internas de alta velocidad, y una red externa que emplea
Ethernet.
En el sistema de ordenador masivamente paralelo
descrito anteriormente, se espera que se desplieguen 162.000
direcciones de Ethernet diferentes. Este gran número de direcciones
de Ethernet crea un problema considerable para un ordenador host,
así como para conmutadores y routers de red intermedios, todos los
cuales deben mantener un registro de las direcciones MAC para una
variedad de propósitos que incluyen ensayos, diagnósticos, carga
inicial de programas, etc. Por ejemplo, si una dirección MAC de un
dispositivo particular no responde durante un ensayo, debe
determinarse la ubicación física del dispositivo para ensayos y
diagnósticos adicionales. Este problema de encontrar el dispositivo
es acrecentado, cuando como en el sistema de ordenador masivamente
paralelo, hay muchos nodos configurados en muchas ubicaciones
diferentes. Por ejemplo, los nodos del superordenador a los cuales
se deben asignar direcciones MAC son chips de ordenador que residen
físicamente en tarjetas. Estas tarjetas están montadas en placas
denominadas placas midplane. Las placas midplane están, a su vez,
montadas en bastidores. De esta manera, el bastidor, placa midplane,
placa, tarjeta y chip deben ser identificados de alguna manera
cuando la única cosa conocida acerca de un dispositivo averiado es
su dirección MAC. Aunque no hay ninguna técnica anterior que asocie
una ubicación física a una dirección MAC de dispositivo, sería
deseable resolver este problema creando una asociación
semejante.
El documento US 5.956.665 describe un sistema
convencional para mapear componentes de ordenador en un sistema de
ordenador.
Por lo tanto, es un objeto de la presente
invención proporcionar un procedimiento, tal como se define
adicionalmente en la reivindicación 1, y un dispositivo, tal como
se define adicionalmente en la reivindicación 7, para asignar, de
manera única, una dirección MAC codificada con una ubicación física
a un dispositivo.
Las realizaciones detalladas adicionales se
definen en las reivindicaciones dependientes.
Un objeto adicional de la presente invención es
proporcionar un procedimiento y un dispositivo para asignar, de
manera única, una dirección MAC codificada con una ubicación física
al dispositivo, en el que la dirección MAC es codificada mediante
un interfaz externo al dispositivo.
Todavía otro objeto de la invención actual es
proporcionar un procedimiento y un dispositivo para asignar, de
manera única, una dirección MAC codificada con la ubicación física
al dispositivo, en el que un medio de enlace de datos es Ethernet,
y una dirección de Ethernet correspondiente es la misma que la
dirección MAC codificada.
Un objeto adicional de la presente invención es
proporcionar un procedimiento y un dispositivo para asignar, de
manera única, una dirección MAC codificada con la ubicación física
al dispositivo, en el que el medio de enlace de datos es cualquier
medio existente en la actualidad o que pueda ser desarrollado para
la comunicación en la Capa de Enlace de Datos, y la dirección del
medio de enlace de datos correspondiente es la misma que la
dirección MAC codificada.
Todavía un objeto adicional de la presente
invención es proporcionar un procedimiento y un dispositivo para
determinar la ubicación física de cualquiera de entre una pluralidad
de dispositivos interconectados para ensayo, diagnosis, carga de
programas y supervisión de los dispositivos en un sistema
masivamente paralelo.
Estos y otros objetos y ventajas pueden
obtenerse en la presente invención proporcionando un procedimiento
y un dispositivo que codifica una ubicación física en una dirección
MAC y asigna, de manera única, la dirección MAC codificada con la
ubicación física a un dispositivo.
Específicamente, se proporciona un procedimiento
para asignar, de manera única, una dirección MAC a un dispositivo
que comprende: configurar las interconexiones de dispositivos para
codificar la dirección MAC a una ubicación física del dispositivo;
usar la dirección MAC codificada como una dirección Ethernet única;
usar el cableado para codificar un número predeterminado de bits
únicos en la dirección MAC; asignar el número predeterminado de
bits únicos a un valor que representa las coordenadas de hardware
del dispositivo, tales como número de bastidor, número de placa
midplane, número de tarjeta y número de chip a la ubicación física
del dispositivo.
La presente invención se describirá ahora en
mayor detalle, mediante referencia a los dibujos que acompañan a la
presente solicitud. Se indica que en los dibujos adjuntos los
números de referencia similares se usan para describir elementos
similares y correspondientes en los mismos.
La Fig. 1 muestra la distribución física del
entorno de hardware de la presente invención;
La Fig. 2 muestra las interconexiones de los
nodos del ordenador a través de un conmutador Ethernet;
La Fig. 3 muestra la estructura de bytes de la
dirección MAC de la técnica anterior;
La Fig. 4 muestra la estructura de bytes de la
dirección MAC de la presente invención; y
La Figura 5 muestra un ejemplo de codificación
de dirección física en una superficie de montaje de la presente
invención.
Un aspecto de la presente invención se aplica a
una red externa basada en Ethernet. Una realización preferente de
la presente invención codifica una ubicación física de un nodo en la
dirección de hardware "MAC" de Ethernet, que es asignada a
través de una combinación del bastidor particular que contiene el
nodo, la placa midplane que contiene el nodo, y la
tarjeta-nodo particular que contiene el nodo.
En una realización preferente de la presente
invención, todo paquete Ethernet enviado por el superordenador a la
máquina host identifica, de manera única, la ubicación física del
nodo que genera el paquete y permite que esa información sea usada
para realizar un seguimiento de los problemas hasta nodos
específicos en la máquina. Otro aspecto de la presente invención
puede identificar también, de manera única, una ubicación geográfica
como parte de la ubicación física.
En un aspecto de la presente invención, tal como
se muestra en el ejemplo de la Fig. 1, hay físicamente 80
bastidores 105, 110 de ordenador de sistema. Tal como se ha expuesto
anteriormente, un número de placas midplane ocupan cada bastidor,
por ejemplo, 2 placas midplane por bastidor. Además, hay un número
de tarjetas, por ejemplo, 64 tarjetas, que ocupan cada placa
midplane. Cada tarjeta tiene un número de chips direccionables en
la red, por ejemplo, 9 chips. Y, en un aspecto preferente de la
presente invención, cada chip direccionable en la red en la tarjeta
representa uno de entre una pluralidad de nodos 205 de
ordenador.
Según el ejemplo anterior, el número
predeterminado de bits necesarios para representar la ubicación
física de cualquier nodo es de 18 bits. El número de bits se
calcula multiplicando las ubicaciones como se indica a
continuación:
9 chips X 64 tarjetas X 2 placas midplane X 80
bastidores = 92.160 ubicaciones únicas dentro de un sistema. Ese
número puede ser convertido, a continuación, a hexadecimal, que es
16800h, que representa 18 bits de información.
La Fig. 2 muestra el entorno de red en el que
los nodos 205 de ordenador se comunican usando el conmutador 210
para el enlace 215 de datos de Ethernet. Bajo estas condiciones, la
dirección MAC de Ethernet de 48 bits es adecuada para transportar
la información de la ubicación física. Tal como se muestra en la
Fig. 3, la dirección MAC de 48 bits está dividida en una parte más
significativa (MSP) 305 y una parte menos significativa (LSP)
310.
El procedimiento de la técnica anterior asigna
la MSP a un fabricante, tal como IBM, tal como se ha visto
anteriormente, MSP 310 es 08005A para IBM. Bajo el procedimiento de
la técnica anterior, la LSP 310 es asignada para números de
serie.
Bajo el procedimiento de la invención, la MSP
405 está reservada todavía para la identificación del fabricante,
por ejemplo, IBM. Sin embargo, la LSP es asignada ahora como un
descriptor 410 de ubicación física. El descriptor de ubicación
física puede definir una ubicación de dispositivo, tal como la
ubicación de un nodo 205 de ordenador, por bastidor, placa
midplane, tarjeta y chip, tal como se ha descrito anteriormente. El
descriptor 410 de ubicación física ejemplar se muestra como
teniendo un campo de 7 bits R para identificar un número de
bastidor, un campo de 1 bit m para identificar una placa midplane,
un campo de 6 bits a para identificar un número de tarjeta y un
campo de 4 bits h para identificar un número de dispositivo de
computación. De esta manera, tal como se muestra, la ubicación
física de un nodo está completamente descrita. Además, los bits x
mostrados en la LSP, Fig. 4, son bits extra que podrían ser usados
para describir un dispositivo, por ejemplo, ubicación física de
nodo en una topología física todavía
mayor.
mayor.
Un aspecto preferente de la presente invención
usa una técnica de programación cableada para codificar una
ubicación física, tal como se muestra en el ejemplo en la Fig. 5.
Debe indicarse que, aunque aquí se expone y se muestra un cableado,
cualquier medio para configurar interconexiones de dispositivos,
tales como medios optoelectrónicos, por ejemplo, pueden ser
empleados dentro del alcance de la presente invención. Una
superficie 510 de montaje, por ejemplo, una placa midplane tiene un
conector 515 de ranura con conexiones 513 que van a cualquiera de
entre un voltaje positivo V_{cc} 511 o tierra 512. De esta manera,
los niveles de voltaje pueden ser usados para codificar un número
predeterminado de bits que corresponden a la topología física de
los interfaces. En una manera similar, la tarjeta podría ser
cableada para codificar un número de posición de chip para cada
chip, es decir, nodo en la tarjeta. También puede configurarse un
cableado a nivel de sistema que conecta los bastidores, unos con
otros, para codificar un número de bastidor que se propaga a través
de la placa midplane, y en la tarjeta. De manera similar, un
cableado a nivel de bastidor está configurado para codificar un
número de placa midplane, mientras que el cableado de placa midplane
está configurado para codificar un número de tarjeta. Finalmente,
un cableado a nivel de tarjeta podría estar configurado para
identificar, es decir, codificar un número de nodo de ordenador.
Cuando se aplica energía al sistema, una memoria programable de
solo lectura, borrable eléctricamente (EEPROM) (no mostrada) podría
ser usada para almacenar los bits codificados para la configuración
de la dirección MAC para el dispositivo conectado, por ejemplo, un
nodo.
Una técnica alternativa para introducir los bits
de codificación de la ubicación física en el dispositivo o nodo,
sería la programación de la dirección MAC codificada con la
ubicación física para cada nodo, usando un interfaz IEEE 1149.1
JTAG del nodo. Se conoce en la técnica que la comunicación con un
dispositivo compatible con JTAG, tal como cualquier nodo 205 de
ordenador, se consigue utilizando un ordenador host, tal como por
ejemplo, un controlador de hardware que tenga una conexión a una
tarjeta compatible con JTAG, que contenga los nodos 205 de
ordenador. Los dispositivos compatibles con JTAG, por ejemplo, nodos
de ordenador, deben conectarse a todas las direcciones de memoria
flash, datos y señales de control. La memoria flash no necesita ser
compatible con JTAG para que este procedimiento de programación
funcione. El ordenador host envía órdenes y datos al dispositivo
compatible con JTAG, por ejemplo, cualquier nodo 205 de ordenador, a
continuación, propaga los datos a la memoria flash para la
programación. De esta manera, el ordenador host proporciona un
enlace de comunicación con cualquiera de los nodos 205 de ordenador,
para conseguir la codificación de ubicación física de la dirección
MAC. Las capacidades JTAG de un entorno preferente de la presente
invención se exponen en la solicitud provisional 60/271.124.
Durante el funcionamiento del sistema, una
dirección MAC transmitida por un dispositivo conectado, tal como se
ha descrito anteriormente, puede ser interrogada mediante
conmutadores, supervisores de red y ordenadores host para
determinar la ubicación física exacta del dispositivo. Esta
capacidad proporciona una gestión mejorada, funcionalidad
diagnóstica y de depuración del sistema de computación en paralelo.
Además, cuando se asignan direcciones TCP/IP, tal como en un
sistema que ejecuta el protocolo Dynamic Host Configuration Protocol
(DHCP), la dirección TCP/IP se convierte en un indicador igualmente
válido de la ubicación del dispositivo.
Después de que la invención ha sido descrita,
por medio de una realización preferente, varias modificaciones y
mejoras se les ocurrirán a las personas con conocimientos en la
técnica. De esta manera, debe entenderse que la realización
preferente se proporciona como un ejemplo y no como una limitación.
El alcance de la invención se define mediante las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (10)
1. Procedimiento para asignar, de manera única,
una dirección MAC (400) a un dispositivo de computación en un nodo
(205) de un sistema de computación masivamente paralelo que
comprende una pluralidad de dichos nodos, caracterizado
porque el procedimiento comprende:
- programar el dispositivo de computación para codificar una ubicación física del dispositivo de computación en la dirección MAC;
- usar un número predeterminado de bits (410) de la dirección MAC para la etapa de codificación, en la que la ubicación física del dispositivo de computación es descrita de manera única.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la programación del dispositivo de computación se basa en
una configuración de cableado predeterminada de un único bastidor
(105), placa midplane, y tarjeta que contiene el dispositivo de
computación.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que la programación del dispositivo de computación se basa en
instrucciones desde un ordenador host.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que el número predeterminado de bits de la dirección MAC
comprende una parte menos significativa de la dirección MAC.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en
el que la parte menos significativa de la dirección MAC incluye un
descriptor de ubicación física, que comprende:
- un campo bastidor de ordenador;
- un campo de placa midplane;
- un campo de tarjeta; y
- un campo de dispositivo de computación.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, que
comprende además:
- usar la dirección MAC para la gestión del sistema de computación paralelo;
- usar la dirección MAC para el diagnóstico del sistema de computación paralelo;
- usar la dirección MAC para funciones de depuración del sistema de computación paralelo.
7. Aparato para asignar, de manera única, una
dirección MAC (400) a un dispositivo de computación en un nodo
(205) de un sistema de computación masivamente paralelo que
comprende una pluralidad de dichos nodos, caracterizado
porque el aparato comprende:
- a)
- una configuración de interconexión de sistema, que crea una posición codificada de bastidor de ordenador de una ubicación de bastidor de ordenador relativa a una pluralidad de bastidores (105) de ordenador en el sistema de computación masivamente paralelo, en el que la posición codificada de bastidor de ordenador se usa para programar un número predeterminado de bits (410) en un campo bastidor de ordenador de la dirección MAC del dispositivo de computación, para describir, de manera única, la ubicación del bastidor de ordenador del dispositivo de computación.
- b)
- una configuración de interconexión de bastidor de ordenador, que crea una posición codificada de placa midplane de una ubicación de placa midplane relativa a una pluralidad de placas midplane conectadas al bastidor de ordenador, en la que la posición codificada de placa midplane es usada para programar un número predeterminado de bits en un campo placa midplane de la dirección MAC del dispositivo de computación para describir, de manera única, la ubicación de la placa midplane del dispositivo de computación.
- c)
- una configuración de interconexión de placa midplane, que crea una posición codificada de tarjeta de una ubicación de tarjeta relativa a una pluralidad de tarjetas conectadas a la placa midplane, en la que la posición codificada de tarjeta es usada para programar un número predeterminado de bits en un campo tarjeta de la dirección MAC del dispositivo de computación para describir, de manera única, la ubicación de tarjeta del dispositivo de computación.
- d)
- una configuración de interconexión de tarjeta, que crea una posición codificada de dispositivo de computación de una ubicación de dispositivo de computación relativa a una pluralidad de dispositivos de computación conectados a la tarjeta, en la que la posición codificada de dispositivo de computación es usada para programar un número predeterminado de bits en un campo dispositivo de computación de la dirección MAC del dispositivo de computación para describir, de manera única, la ubicación del dispositivo de computación en la tarjeta.
8. Aparato según la reivindicación 7, en el que
la dirección MAC está asociada, de manera única, con una dirección
Ethernet, y la dirección Ethernet está asociada, de manera única,
con una dirección TCP/IP.
9. Aparato según la reivindicación 7, en el que
una parte menos significativa de la dirección MAC comprende el
campo bastidor de ordenador, el campo placa midplane, el campo
tarjeta y el campo dispositivo de computación.
10. Aparato según la reivindicación 7, que
comprende:
- medios para usar la dirección MAC para la gestión del sistema de computación paralelo;
- medios para usar la dirección MAC para diagnóstico del sistema de computación paralelo; y
- medios para usar la dirección MAC para funciones de depuración del sistema de computación paralelo.
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
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| US271124P | 2001-02-24 | ||
| PCT/US2002/005570 WO2002069096A2 (en) | 2001-02-24 | 2002-02-25 | Ethernet addressing via physical location for massively parallel systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2346409T3 true ES2346409T3 (es) | 2010-10-15 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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