JP2010515997A - コンピューティング・クラスタをネットワーク化するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

特定の実施例では、コンピューティング・クラスタをネットワーク化する方法は、１つ以上のスイッチを通じて複数のクライアントノードのそれぞれを通信可能に相互に結合することを含み、各スイッチは、複数のスイッチポートを有する。この方法はまた、スイッチ・パッケージ（switch package）内に１つ以上のスイッチのうち少なくとも２つを配置することを含む。更に、この方法は、スイッチ・パッケージ内の１つ以上のスイッチのうち少なくとも２つの複数のスイッチポートの少なくとも一部を電気的に相互接続することを含む。

Description

本発明は、概して、コンピューティング・クラスタ（computing cluster）のネットワーク化に関し、特に、スイッチ・パッケージ（switch package）を使用したコンピューティング・クラスタのネットワーク化に関する。

高性能コンピューティングの必要性は成長し続けている。プロセッサ商品は、いくつかの問題に適用するのに十分に強力になっているが、最大の問題を解決するために、しばしば数千又は数万ものプロセッサまで拡張されなければならない。

しかし、これらのプロセッサを相互接続してコンピューティング・クラスタを形成する通常の方法は、様々な理由で問題がある。例えば、いくつかの通常の相互接続スイッチは、限られたスケーラビリティ及び耐故障特性を有しており、低コストのコンピュータ商品を不十分にしか利用しない。

特定の実施例では、コンピューティング・クラスタをネットワーク化する方法は、１つ以上のスイッチを通じて複数のクライアントノードのそれぞれを通信可能に相互に結合することを含み、各スイッチは、複数のスイッチポートを有する。この方法はまた、スイッチ・パッケージ（switch package）内に１つ以上のスイッチのうち少なくとも２つを配置することを含む。更に、この方法は、スイッチ・パッケージ内の１つ以上のスイッチのうち少なくとも２つの複数のスイッチポートの少なくとも一部を電気的に相互接続することを含む。

本発明の特定の実施例は、１つ以上の技術的利点を提供し得る。或る実施例は、高性能コンピューティング・アレイ（computing array）を構築する柔軟で最適化されたコスト効率の良い対策を提供する非常に小型のモジュール方式スイッチ・パッケージを有するネットワーク・ファブリック（network fabric）を含む。更に、或る実施例では、スイッチ・パッケージは、小型の形状因子を有してもよく、コンピュータ装置の商品と互換性のある拡張されたアクセシビリティを有してもよい。様々な実施例は、直接のコンピュータ接続より高い帯域を有するネットワーク接続をサポートし得る。

本発明の特定の実施例は、前述の利点の一部又は全てを提供してもよく、提供しなくてもよい。特定の実施例は、１つ以上の他の技術的利点を提供してもよく、この技術的利点の１つ以上は、ここに含まれる図面、説明及び特許請求の範囲から当業者に容易に明らかになり得る。

コンピュータ・クラスタの一部の例示的な実施例を示すブロック図 図１のコンピュータ・クラスタの一部を形成し得るモジュール方式ネットワーク・スイッチ・パッケージの一部の一実施例を示すブロック図 図２Ａのモジュール方式ネットワーク・スイッチ・パッケージの正面の一実施例を示す側面図 図２Ａのモジュール方式ネットワーク・スイッチ・パッケージの背面の一実施例を示す側面図 図１のコンピュータ・クラスタの一部を形成し得るモジュール方式ネットワーク・スイッチ・パッケージの一部の一実施例を示すブロック図 図３Ａのモジュール方式ネットワーク・スイッチ・パッケージの正面の一実施例を示す側面図 図３Ａのモジュール方式ネットワーク・スイッチ・パッケージの背面の一実施例を示す側面図

本発明及びその利点の完全な理解のため、添付図面と共に以下の説明に言及が行われる。

本発明の教示に従って、コンピュータ・クラスタをネットワーク化するシステム及び方法が提供される。モジュール方式スイッチ・パッケージを利用することにより、特定の実施例は、高性能コンピューティング・アレイを構築する柔軟で最適化されたコスト効率の良い対策を提供し得る。本発明の実施例及びその利点は、図１〜３Ｃを参照することにより最も良く理解できる。図面において、同様の数字が、様々な図面の同様の及び対応する部分について使用されている。この文献を通じて示されている特定の例は、例示目的に過ぎず、この開示の範囲を限定することを意図しない。更に、図１〜３Ｃの図は、必ずしも縮尺通りに示されていない。

図１は、コンピューティング・クラスタ100の一部の例示的な実施例を示すブロック図である。一般的には、コンピューティング・クラスタ100は、ネットワーク・ファブリック104により相互接続された複数のクライアントノード102を含む。以下に示すように、本発明のある実施例では、ネットワーク・ファブリック104は、複数のクライアントノード102のそれぞれで結合されたコンピュータ商品を使用して大規模な耐障害性のある高性能なコンピューティング・クラスタを構築するために使用され得る複数の標準的な小型のモジュール方式スイッチ・パッケージを含んでもよい。

一般的には、クライアントノード102は、ネットワーク・ファブリック104を通じて相互に通信するように動作可能な何らかの適切な装置を示し、スイッチと処理要素とメモリ要素とI/O要素とのうち１つ以上を含む。例示的な実施例では、クライアントノード102は、コンピュータ商品を含む。一般的には、ネットワーク・ファブリック104は、音声、ビデオ、信号、データ、メッセージ又はこれらの何らかの組み合わせを伝送することができる何らかの相互接続システムを示す。この特定の実施例では、ネットワーク・ファブリック104は、銅ケーブルにより相互接続された複数のスイッチを有する。

一般的に、スーパーコンピュータ及びファットツリー（fat-tree）ネットワーク・クラスタは、大規模コンピューティングの問題を解決するために使用される。或るコンピューティング・クラスタは、最大の問題を解決するために、数千及び数万ものプロセッサまで拡張される。典型的には、通常のネットワーク・コンピューティング・アレイは、複数のネットワーク・アレイ・スイッチを含み、各スイッチは、パッケージの一方に物理的に配置された24ポートのコネクタを有するラック取り付け可能な1U筐体内に個別にパッケージ化される。更に、典型的には、通常のコンピューティング・ネットワークは、ファットツリー・アーキテクチャを使用して形成される。しかし、このような通常のコンピューティング・クラスタは、様々な理由で問題がある。例えば、この種類のネットワーク・ファブリックは、典型的にはうまくスケーリングせず、１つには長いケーブル長のため、限られた性能を有し、典型的には短い平均故障時間（MTBF：mean time between failure）を有し、しばしばコストがかなり高くなる。

従って、本発明の或る実施例の教示は、かなり小型のモジュール方式パッケージを含むネットワーク・ファブリックが、コンピュータ商品を使用した高性能のコンピューティング・アレイを構築するための柔軟で最適化されたコスト効率の良い対策を提供し得ることを認識した。様々な実施例では、モジュール方式スイッチ・パッケージは、スイッチ・パッケージの内部及び外部にネットワーク接続のある多次元のメッシュ・ネットワーク・アレイをサポートしてもよい。これにより、外部ケーブルの数を低減し、ネットワーク・ファブリックの空間要件を低減する。更に、様々な実施例のネットワーク接続は、直接のコンピュータ接続より高い帯域をサポートしてもよい。以下に示すように、或る実施例のスイッチ・パッケージは、拡張したスイッチ密度及びアクセシビリティを有してもよい。これにより、コンピュータ装置の商品に利用可能な空間を最大化する。様々な実施例では、スイッチ・パッケージは、様々なネットワーク・クラスタ・アーキテクチャのいずれかをサポートするように構成され得るという点で、モジュール方式である。

本発明の教示によれば、或る実施例では、これらの利点のうち特定のものは、複数のスイッチをスイッチ・パッケージ内に収容し、スイッチ・パッケージ内で各スイッチを相互に通信可能に結合し、スイッチ・パッケージの反対側にスイッチへのインタフェースを提供することにより実現される。更に、或る実施例では、これらの利点のうち特定のものは、１つ以上のモジュール方式ドーターカード（daughter card）を各スイッチ・パッケージに結合することにより実現される。ドーターカードは、特定のニーズに対して構成可能である。

例えば、単一レール（single-rail）、一次元及び／又は二次元のネットワーク・クラスタ・アーキテクチャをサポートするように動作可能なモジュール方式スイッチ・パッケージの例示的な実施例は、図２Ａ〜２Ｃに示されており、図３Ａ〜３Ｃは、例えば、二次元又は三次元のネットワーク・アーキテクチャをサポートするように動作可能なモジュール方式スイッチ・パッケージの例示的な実施例を示している。

図２Ａは、図１のネットワーク・ファブリック104の一部を形成し得るモジュール方式ネットワーク・スイッチ・パッケージ200の一部の一実施例を示すブロック図である。一般的に、スイッチ・パッケージ200は、非常に大規模な耐障害性のある高性能のコンピューティング・クラスタ（図１のコンピューティング・クラスタ100等）を構築するために使用され得る標準的な小型のネットワーク・スイッチを提供する。この特定の実施例では、スイッチ・パッケージ200は、例えば、二重レール（dual-rail）、一次元及び／又は二次元のネットワーク・クラスタ・アーキテクチャをサポートするように動作可能である。一般的に、スイッチ・パッケージ200は、共通のマザーボード202に取り付けられた以下の構成要素を含む。すなわち、各スイッチ・レセプタ（switch receptor）206に結合された複数のスイッチ204と、各ドーターカード・レセプタ（daughter card receptor）210に結合された１つ以上のドーターカード208と、複数のインタフェース212とを含む。以下に説明するように、様々な実施例では、スイッチ・パッケージ200及び関連する構成要素（複数のスイッチ204のノードを含む）は、筐体の両側にインタフェースを有する標準的な1U筐体内に全て収まってもよい。このような実施例では、1U筐体は、標準的な19インチの装置ラックに横向きに実装するように動作可能でもよい。更に、このような実施例は、典型的には標準的な1U筐体のために設けられている空間に関連するルーティング密度（routing density）及びネットワーキング機能をかなり拡張し得る。1U筐体の例示的な物理レイアウトの更に詳細な説明は、図２Ｂ、２Ｃ、３Ｂ及び３Ｃを参照して以下に詳細に説明する。

一般的に、マザーボード202は、電子システムの少なくとも一部を共に構成するコネクタ214とレセプタ206及び210とを有する何らかの適切な回路基板を示す。一般的に、コネクタ214は、音声、ビデオ、信号、データ、メッセージ又はこれらの何らかの組み合わせを伝送することができる何らかの相互接続媒体を示す。この特定の実施例では、コネクタ214は、図示のようにスイッチ・レセプタ206とドーターカード・レセプタ210とインタフェース212とを電気的に結合する通信可能な経路又はトレース（trace）である。簡単にするために単一の線として図示しているが、この特定の実施例では、各コネクタ214は、実際には３つの独立したコネクタを有する。例えば、コネクタ214は、フォトリソグラフィー技術を使用してマザーボード202の表面に形成されてもよい。一般的に、スイッチ・レセプタ206及びドーターカード・レセプタ210は、それぞれスイッチ204及びドーターカード208を収容して電気的に結合するように動作可能な実装面又はソケットを示す。

一般的に、スイッチ204は、各スイッチポートの間で何らかの音声、ビデオ、信号、データ、メッセージ又はこれらの何らかの組み合わせをルーティングすることができる何らかの装置を示す。この特定の例示的な実施例では、スイッチ204a及び204bは、それぞれスイッチ・レセプタ206a及び206bに実装されたそれぞれ24ポートのInfinibandスイッチである。しかし、何らかの適切なスイッチ又はルータが使用されてもよい。各スイッチ204a及び204bは、各スイッチポートの間での通信を可能にする集積回路を有する。例えば、スイッチ204aは、コネクタ214dからコネクタ214cにデータをルーティングしてもよい。この例でのスイッチ204はそれぞれ24ポートを有するが、この開示の範囲を逸脱することなく、如何なる適切な数のポートが使用されてもよい。コネクタ214cは、スイッチ204a及び204bの間での通信を可能にし、スイッチ・パッケージ200の内部の通信を可能にする。従って、スイッチノード204a及び204bは、外部インタフェース212及び関連するケーブルを使用せずに通信することができる。これは、帯域の性能を拡張し、ネットワーク・ファブリック104の実装を簡単にする。コネクタ214a、214b及び214dは、各スイッチ204と複数のインタフェース212との間の通信を可能にする。

一般的に、インタフェース212は、スイッチ・パッケージ200が外部と通信することを可能にする。この特定の実施例では、インタフェース212は、２４個のクライアント・インタフェース212a及び212bと、４つのネットワーク・インタフェース212c及び212dとを含むが、如何なる適切な数のインタフェースが使用されてもよい。各クライアント・インタフェース212a及び212bは、コンピュータ商品に結合可能な4X Infinibandポートである。しかし、他の種類のインタフェースが使用されてもよい。更に、各4X Infinibandポートは、各24ポート・スイッチ204の１つのポートに関連する。しかし、以下に説明するように、代替として、インタフェース212a及び212bは、例えば、高密度用の12X Infinibandコネクタ又は他の適切なコネクタを使用してもよい。各ネットワーク・インタフェース212c、212d、212e及び212fは、他のスイッチ・パッケージに結合可能な12X Infinibandポートである。しかし、他の種類のインタフェースが使用されてもよい。各12X Infinibandポートは、各スイッチ204a又は204bの３つのスイッチポートに関連する。この特定の例の構成では、ドーターカード208はマザーボード202上に実装し、２つの更なるネットワーク・インタフェース212e及び212fを提供する。各インタフェース212e及び212fは12X Infinibandポートである。しかし、他の種類及び／又は他の数のインタフェースが使用されてもよい。

一般的に、ドーターカード208は、ドーターカード・レセプタ210に結合可能な何らかの二次回路基板を示す。この特定の実施例では、ドーターカード・レセプタ210は、様々なドーターカード208のいずれかを収容するように動作可能であり、従って、何らかの特定のニーズ又はネットワーク・アーキテクチャに対して構成又は最適化され得るモジュール方式スイッチ・パッケージ200を提供する。図３Ａを参照して以下に説明するように、様々な実施例のドーターカード208は、ドーターカード208に実装された１つ以上のスイッチを含んでもよい。しかし、この特定の実施例では、ドーターカード208は、インタフェース212e及び212fとコネクタ214a及び214bとの間の通信をそれぞれ可能にするコネクタ216a及び216bを有する。様々な他の実施例は、ドーターカード208及び関連するドーターカード・レセプタ210を含まなくてもよい。例えば、様々な他の実施例では、コネクタ214a及び214bは、ドーターカード208内のコネクタ216a及び216bに結合せずに、それぞれインタフェース212e及び214fに直接結合してもよい。このような実施例では、例えば、コネクタ216a及び216bは、マザーボード202上のトレースでもよい。

図２Ａに示すように、インタフェース212c、212d、212e及び212fは、インタフェース212a及び212bからスイッチ・パッケージ200の反対側に物理的に配置されている。従って、この特定の実施例では、インタフェース212の密度を最大化するために、スイッチ・パッケージ200の２つの異なる側面がコネクタに使用される。インタフェース212の物理レイアウトの例示的な実施例は、それぞれ図２Ｂ及び２Ｃに示されている。

図２Ｂは、図２Ａのモジュール方式ネットワーク・スイッチ・パッケージ200の正面の一実施例を示す側面図である。この特定の実施例では、スイッチ・パッケージ200は、標準的な19インチの装置ラックに横向きに実装するように動作可能な標準的な1U筐体内に収まる。マザーボード202、ドーターカード208及びスイッチ204のそれぞれは、スイッチ・パッケージ200の1U筐体内に収まる。図２Ｂに示すように、一般的に、スイッチ・パッケージ200の正面は、他のスイッチ・パッケージへの接続を提供するようにそれぞれ動作可能な６個の12X Infinibandインタフェース212c、212d、212e及び212fを含む。しかし、他の種類及び／又は他の数のインタフェースが使用されてもよい。様々な実施例では、複数の相互接続されたスイッチ・パッケージ200は、図１のネットワーク・アレイ・ファブリック104の少なくとも一部を形成してもよい。図２Ｃに示すように、一般的に、スイッチ・パッケージ200の背面は、コンピュータ（明示的に図示せず）のHCAポートへの接続を提供するようにそれぞれ動作可能な２４個の4X Infinibandクライアント・インタフェース212a及び212bを含む。しかし、他の種類及び／又は他の数のインタフェースが使用されてもよい。様々な実施例では、コンピュータは、同じ装置ラックに実装されてもよい。この特定の実施例では、スイッチ・パッケージ200の背面も、２つの電源ジャック260を含む。

スイッチ・パッケージ200は、様々なネットワーク・アーキテクチャのいずれかをサポートしてもよい。例えば、スイッチ・パッケージ200は、ネットワーク・インタフェース212c、212d、212e及び212fを使用してスイッチ・パッケージ200を他の同様に構成されたスイッチ・パッケージ200に相互接続することにより、二次元及び／又は二重レールのアーキテクチャをサポートしてもよい。しかし、様々な他の実施例は、他のネットワーク・アーキテクチャをサポートする代替のスイッチ・パッケージ200の構成を使用してもよい。例えば、スイッチ・パッケージ200は、他の同様に構成されたスイッチ・パッケージ200と相互接続し、一次元のネットワーク・アーキテクチャを形成してもよい。一次元のネットワーク・アーキテクチャは、単一の軸に沿って正及び負の方向に理論的に延びる個々のスイッチノード204a及び204bを有してもよい。例えば、或る実施例では、スイッチ204a及び204bは、それぞれインタフェース212e及び212fを通じて他のそれぞれのスイッチ・パッケージ200と通信してもよい。残りのインタフェース212a、212b、212c及び212dは、合計で３６個の4X Infiniband接続を含み、一次元のネットワーク構成で各スイッチ204a及び204bが１８個のクライアントノードまでと通信することを可能にしてもよい。しかし、4X Infiniband以外の接続が使用されてもよい。

一実施例では、スイッチ・パッケージ200は、スイッチ・パッケージ200の筐体の内部及び外部の双方で、ネットワーク接続との多次元アレイをサポートする。モジュール方式ドーターカード・レセプタ210及び関連するドーターカード208は、図２Ａに示すものより複雑な代替構成を可能にする。例えば、様々な他の実施例では、スイッチ・パッケージ200は、代替として、図３Ａ及び３Ｂに示すように、三次元ネットワーク・アーキテクチャを更にサポートするように動作可能なドーターカード208で構成されてもよい。

図３Ａは、図１のネットワーク・ファブリック104の一部を形成し得るモジュール方式ネットワーク・スイッチ・パッケージ300の一部の一実施例を示すブロック図である。この特定の実施例は、スイッチ・パッケージ300が様々なネットワーク構成（例えば、二重レール、二次元及び／又は三次元のネットワーク・クラスタ・アーキテクチャを含む）を好都合にサポートするという点で、図２Ａに示す例示的な実施例と異なる。一般的に、スイッチ・パッケージ300は、非常に大規模な耐障害性のある高性能のコンピューティング・クラスタ（図１のコンピューティング・クラスタ100等）を構築するために使用され得る標準的な小型のネットワーク・スイッチを提供する。一般的に、スイッチ・パッケージ300は、共通のマザーボード302に結合された以下の構成要素を含む。すなわち、各スイッチ・レセプタ306に結合された複数のスイッチ304と、各ドーターカード・レセプタ310に結合された１つ以上のドーターカード308と、複数のインタフェース312とを含む。以下に説明するように、様々な実施例では、スイッチ・パッケージ300及び関連する構成要素（複数のスイッチ304のノードを含む）は、筐体の両側にインタフェースを有する標準的な1U筐体内に全て収まってもよい。このような実施例では、1U筐体は、標準的な19インチの装置ラックに横向きに実装するように動作可能でもよい。更に、このような実施例は、典型的には標準的な1U筐体のために設けられている空間に関連するルーティング密度及びネットワーキング機能をかなり拡張し得る。1U筐体の例示的な物理レイアウトの更に詳細な説明は、図３Ｂ及び３Ｃを参照して以下に詳細に説明する。

図３Ａ及び図２Ａの例示的な実施例の間の１つの違いは、ドーターカード308及び各インタフェース312e、312f、312g及び312hの構成である。スイッチ・パッケージ300の他の特徴は、スイッチ・パッケージ200のそれぞれの特徴と実質的に類似する。すなわち、マザーボード302、ドーターカード・レセプタ310、スイッチ304、スイッチ・レセプタ306、コネクタ314a、314b、314c及び314d並びにインタフェース312a、312b、312c及び312dは、それぞれ図２Ａのマザーボード202、ドーターカード・レセプタ210、スイッチ204、スイッチ・レセプタ206、コネクタ214a、214b、214c及び214d並びにインタフェース212a、212b、212c及び212dと構成及び機能上で実質的に類似する。様々な他の実施例は、モジュール方式ドーターカード208及び関連するドーターカード・レセプタ210を含まなくてもよい。例えば、様々な他の実施例では、コネクタ314a及び314bは、ドーターカード208内のコネクタ316に通信可能に結合せずに、それぞれスイッチ・レセプタ352a及び352b及び／又はスイッチ350a及び350bに通信可能に結合してもよい。このような実施例では、例えば、コネクタ310は、単にマザーボード302上のトレースでもよい。

図３Ａの例示的な実施例では、図２Ａの基本設計をドーターカード308の印刷回路基板に再現することにより、三次元のネットワーク・アーキテクチャのサポートが行われてもよい。すなわち、ドーターカード308は、スイッチ・レセプタ352a及び352bによりコネクタ310に結合された２つの24ポートのInfinibandスイッチ350a及び350bを含む。しかし、他の種類及び／又は他の数のインタフェースが使用されてもよい。更に、ドーターカード308は、スイッチ350a及び350bをそれぞれインタフェース312g及び312hに結合しており、これにより、スイッチ・パッケージ200のネットワーク接続性に対してスイッチ・パッケージ300のネットワーク接続性を２倍にする。動作中に、各スイッチ304a、304b、350a及び350bは、スイッチ・パッケージ300内でスイッチチ304a、304b、350a及び350bと相互に通信してもよい。更に、各スイッチ304a、304b、350a及び350bは、各インタフェース312c、312d、312e及び312fを通じて６個までのクライアントノードと通信してもよい。インタフェース312の物理レイアウトの例示的な実施例は、それぞれ図３Ｂ及び３Ｃに示されている。

図３Ｂは、図３Ａのモジュール方式ネットワーク・スイッチ・パッケージ300の正面の一実施例を示す側面図である。この特定の実施例では、スイッチ・パッケージ200は、標準的な19インチの装置ラックに横向きに実装するように動作可能な標準的な1U筐体を有する。マザーボード302、ドーターカード308並びにスイッチ304及び350のそれぞれは、スイッチ・パッケージ300の1U筐体内に収まってもよい。図３Ｂに示すように、一般的に、スイッチ・パッケージ300の正面は、他のネットワーク・スイッチ・パッケージへの接続を提供するようにそれぞれ動作可能な６個の12X Infinibandインタフェース312a、312b、312g及び312hを含む。しかし、他の種類及び／又は他の数のインタフェースが使用されてもよい。図３Ｃに示すように、一般的に、スイッチ・パッケージ300の背面は、コンピュータ（明示的に図示せず）のHCAポートへの接続を提供するようにそれぞれ動作可能な２４個の4X Infinibandクライアント・インタフェース212c及び212d、212e及び212eを含む。しかし、他の種類及び／又は他の数のインタフェースが使用されてもよい。様々な実施例では、コンピュータは、同じ装置ラックに実装されてもよい。

スイッチ・パッケージ300は、様々なネットワーク・クラスタ・アーキテクチャのいずれかで構成及び相互接続されてもよい。例えば、スイッチ・パッケージ300の一部は、三次元の二重レールのネットワークのネットワークノードを構成するために使用されてもよい。更に、スイッチ・パッケージ300は、他の同様に構成されたスイッチ・パッケージ300と相互接続し、三次元のメッシュ・ネットワーク・アーキテクチャを形成してもよい。三次元のメッシュ・ネットワーク・アーキテクチャは、３つの直交軸X、Y及びZに沿って正及び負の方向に理論的に延びる個々のスイッチノード350a、350b、304a及び304bを有してもよい。例えば、或る実施例では、スイッチ304bは、インタフェース312aを使用して理論的なX-Y平面で４つの他のスイッチと通信してもよい。４つの他のスイッチは、１つ以上の他の同様に構成されたスイッチ・パッケージ300内にある。スイッチ304aはまた、それぞれ正及び負のZ方向にスイッチ304b及び350aと通信してもよい。スイッチ304bの残りのスイッチポートのうち６個までが、インタフェース312dを通じて６個のクライアント102と接続するために使用されてもよい。

様々な他の実施例では、スイッチ・パッケージ300は、他の同様に構成されたスイッチ・パッケージ300と相互接続し、二次元のメッシュ・ネットワーク・アーキテクチャを形成してもよい。二次元のメッシュ・ネットワーク・アーキテクチャは、２つの直交軸X及びYに沿って正及び負の方向に理論的に延びる個々のスイッチノード350a、350b、304a及び304bを有してもよい。例えば、或る実施例では、スイッチ304bは、理論的なX-Y平面で４つのスイッチと通信してもよい。４つのスイッチのうち２つ350b及び304aはスイッチ・パッケージ300の内部にあり、他の２つのスイッチは、１つ以上の他の同様に構成されたスイッチ・パッケージ300内にある。このような実施例では、スイッチ・パッケージ300内の通信は、例えば、各インタフェース312c、312d、312e及び312fの２つの12X Infinibandコネクタを使用して行われてもよい。しかし、他の種類及び／又は他の数のインタフェースが使用されてもよい。更に、各スイッチ・パッケージ300と４８個までのそれぞれ結合されたクライアントノード102との間の通信は、例えば、各インタフェース312c、312d、312e及び312fの１６個までの12X Infinibandコネクタを使用して行われてもよい。しかし、他の種類及び／又は数のインタフェースが使用されてもよい。このような構成では、半分のネットワークコネクタがスイッチ・パッケージ300の内部にある。典型的には、スイッチ筐体の物理サイズはインタフェースに必要な空間により決定されるため、このような実施例は、２の係数だけスイッチ・パッケージ300の全体サイズを低減する。更に、様々な実施例では、このような二次元ネットワーク・アーキテクチャは、相互接続ケーブルの長さを最小にしつつ、ほとんど如何なるサイズまででも線形的に拡大可能である。これは、長距離の銅ケーブルが選択できず、光ファイバ接続が非常に高価である２倍のデータレート（Double Data Rate）及び４倍のデータレート（Quad Data Rate）のネットワークで非常に望ましい。

複数の実施例で本発明について説明したが、様々な変形、置換、変更及び代替が当業者に示唆され、本発明は、特許請求の範囲内に入るこのような全ての変形、置換、変更及び代替を含むことを意図する。

Claims (20)

1. コンピューティング・クラスタをネットワーク化する方法であって、
   １つ以上のスイッチを通じて複数のクライアントノードのそれぞれを通信可能に相互に結合し、各スイッチは、複数のスイッチポートを有し、
   スイッチ・パッケージ内に前記１つ以上のスイッチのうち少なくとも２つを配置し、
   前記スイッチ・パッケージ内の前記１つ以上のスイッチのうち前記少なくとも２つの複数のスイッチポートの少なくとも一部を電気的に相互接続することを有する方法。
2. 前記スイッチ・パッケージに複数のインタフェースを提供することを更に有し、
   前記複数のインタフェースのうち少なくとも２つは、前記スイッチ・パッケージの反対側に配置される、請求項１に記載の方法。
3. 前記スイッチ・パッケージに少なくとも１つのモジュール方式カード・レセプタを提供し、
   前記少なくとも１つのモジュール方式カード・レセプタのそれぞれにモジュール方式カードを結合することを更に有する、請求項１に記載の方法。
4. 複数の前記スイッチ・パッケージを相互接続し、多次元のネットワーク・アーキテクチャを形成することを更に有する、請求項３に記載の方法。
5. 前記多次元のネットワーク・アーキテクチャは、二次元、三次元、二次元の二重レール及び三次元の二重レールを有するグループから選択される、請求項４に記載の方法。
6. 複数の前記スイッチ・パッケージを提供し、
   前記複数のスイッチ・パッケージのうち少なくとも１つを通じて各通信経路をルーティングすることを更に有する、請求項１に記載の方法。
7. 前記複数のスイッチ・パッケージの少なくとも一部を装置ラック内に実装し、
   前記複数のクライアントノードのうち少なくとも１つを前記装置ラック内に実装することを更に有する、請求項６に記載の方法。
8. 前記複数のクライアントノードのうち前記少なくとも１つと、前記複数のスイッチ・パッケージの前記少なくとも一部のうち少なくとも１つのスイッチ・パッケージとの間で第１の帯域で通信し、
   前記複数のスイッチ・パッケージの前記少なくとも一部のうち前記少なくとも１つのスイッチ・パッケージと、前記複数のスイッチ・パッケージの前記少なくとも一部のうち少なくとも１つの他のスイッチ・パッケージとの間で前記第１の帯域より大きい第２の帯域で通信することを更に有する、請求項７に記載の方法。
9. 第２の帯域で通信することは、Infiniband、Infinibandの２倍のデータレート、Infinibandの４倍のデータレート及び10GigEを有するグループからの通信リンクを使用して通信することを有する、請求項８に記載の方法。
10. マザーボードと、
    前記マザーボードに結合された複数のインタフェースと、
    前記マザーボードに結合された複数のスイッチ・レセプタと、
    前記マザーボードに結合された１つ以上のドーターカード・レセプタと、
    前記マザーボードに結合された１つ以上の第１の伝導管であり、前記複数のスイッチ・レセプタのそれぞれを相互と通信可能にそれぞれ結合する第１の伝導管と、
    前記マザーボードに結合された１つ以上の第２の伝導管であり、各スイッチ・レセプタを前記複数のインタフェースの少なくとも一部と通信可能にそれぞれ結合する第２の伝導管と、
    前記マザーボードに結合された１つ以上の第３の伝導管であり、各スイッチ・レセプタを前記１つ以上のドーターカード・レセプタのそれぞれと通信可能にそれぞれ結合する第３の伝導管と、
    前記マザーボードに結合された１つ以上の第４の伝導管であり、前記１つ以上のドーターカード・レセプタを前記複数のインタフェースの少なくとも一部と通信可能にそれぞれ結合する第４の伝導管と
    を有するモジュール方式コンピュータ・ネットワーク・スイッチ・パッケージ。
11. 前記複数のスイッチ・レセプタのそれぞれにそれぞれ結合された複数のスイッチを更に有する、請求項１０に記載のコンピュータ・ネットワーク・スイッチ・パッケージ。
12. 前記１つ以上のドーターカード・レセプタのそれぞれにそれぞれ結合された１つ以上のドーターカードを更に有する、請求項１０に記載のコンピュータ・ネットワーク・スイッチ・パッケージ。
13. 前記１つ以上のドーターカードのうち各ドーターカードは、１つ以上のスイッチ・レセプタと、それぞれ１つ以上のスイッチ・レセプタにそれぞれ結合された１つ以上のスイッチとを有する、請求項１２に記載のコンピュータ・ネットワーク・スイッチ・パッケージ。
14. 前記マザーボード及び前記１つ以上のドーターカードのそれぞれは、装置ラックの1U筐体内に実装可能である、請求項１３に記載のコンピュータ・ネットワーク・スイッチ・パッケージ。
15. 前記複数のインタフェースのうち少なくとも１つは、コンピュータ商品に接続可能であり、前記コンピュータ商品は、前記装置ラック内に実装可能である、請求項１０に記載のコンピュータ・ネットワーク・スイッチ・パッケージ。
16. 前記複数のインタフェースの第１の部分は、ネットワーク接続の使用をサポートし、
    前記複数のインタフェースの第２の部分は、クライアントノード接続の使用をサポートする、請求項１０に記載のコンピュータ・ネットワーク・スイッチ・パッケージ。
17. 前記複数のインタフェースの前記第１の部分のうち少なくとも１つのインタフェースは、前記複数のインタフェースの前記第２の部分のうち少なくとも１つのインタフェースより大きい帯域をサポート可能である、請求項１６に記載のコンピュータ・ネットワーク・スイッチ・パッケージ。
18. 前記複数のインタフェースの前記第１の部分は、Infiniband、Infinibandの２倍のデータレート、Infinibandの４倍のデータレート及び10GigEを有するグループから選択された接続をサポートする、請求項１６に記載のコンピュータ・ネットワーク・スイッチ・パッケージ。
19. 前記複数のインタフェースの前記第１の部分のうち少なくとも１つのインタフェースは、前記複数のインタフェースの前記第２の部分のうち少なくとも１つのインタフェースから前記スイッチ・パッケージの反対側に配置される、請求項１６に記載のコンピュータ・ネットワーク・スイッチ・パッケージ。
20. ネットワーク・ファブリックを通じて相互に通信可能に結合された複数のクライアントノードを有するコンピュータ・クラスタ・ネットワークであって、
    前記ネットワーク・ファブリックは、１つ以上のモジュール方式スイッチ・パッケージを有し、
    各モジュール方式スイッチ・パッケージは、
    マザーボードと、
    前記マザーボードに結合された複数のインタフェースであり、前記複数のインタフェースのうち少なくとも２つは、前記スイッチ・パッケージの反対側に配置された複数のインタフェースと、
    前記マザーボードに結合された複数のスイッチ・レセプタと、
    前記マザーボードに結合された１つ以上のドーターカード・レセプタと、
    前記マザーボードに結合された１つ以上の第１の伝導管であり、前記複数のスイッチ・レセプタのそれぞれを相互と通信可能にそれぞれ結合する第１の伝導管と、
    前記マザーボードに結合された１つ以上の第２の伝導管であり、各スイッチ・レセプタを前記複数のインタフェースの少なくとも一部と通信可能にそれぞれ結合する第２の伝導管と、
    前記マザーボードに結合された１つ以上の第３の伝導管であり、各スイッチ・レセプタを前記１つ以上のドーターカード・レセプタのそれぞれと通信可能にそれぞれ結合する第３の伝導管と、
    前記マザーボードに結合された１つ以上の第４の伝導管であり、前記１つ以上のドーターカード・レセプタを前記複数のインタフェースの少なくとも一部と通信可能にそれぞれ結合する第４の伝導管と、
    前記複数のスイッチ・レセプタのそれぞれにそれぞれ結合された複数のスイッチであり、各スイッチは、複数のスイッチポートを有し、前記複数のスイッチポートの少なくとも一部は、前記複数のクライアントノードのうち１つ以上に直接結合される複数のスイッチと、
    前記１つ以上のドーターカード・レセプタのそれぞれにそれぞれ結合された１つ以上のドーターカードと
    を有するコンピュータ・クラスタ・ネットワーク。

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